mudah dan aktif belajar kimia 3 ipa kelas 12 yayan sunarya agus

PUSAT PERBUKUANPUSAT PERBUKUAN

Departemen Pendidikan NasionalDepartemen Pendidikan Nasional

ii

Mudah dan Aktif Belajar Kimiauntuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas/Madrasah AliyahProgram Ilmu Pengetahuan Alam

Penulis : Yayan SunaryaAgus Setiabudi

Penyunting : Intan Permata ShariatiPewajah Isi : Adam IndrayanaPewajah Sampul : A. PurnamaPereka Ilustrasi : S. Riyadi

Ukuran Buku : 21 x 29,7 cm

Hak Cipta Buku ini dibeli oleh Departemen Pendidikan Nasionaldari Penerbit Setia Purna Inves, PT

Diterbitkan oleh Pusat PerbukuanDepartemen Pendidikan NasionalTahun 2009

Diperbanyak oleh ....

Hak Cipta Pada Departemen Pendidikan Nasionaldilindungi oleh Undang-Undang

540.7YAY YAYAN Sunarya

m Mudah dan Aktif Belajar Kimia 3 : Untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam / penulis, Yayan Sunarya, AgusSetiabudi ; penyunting, Intan Permata Shariati, Yana Hidayat ; ilustrasi, S.Riyadi. — Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009.

viii, 298 hlm. : ilus. ; 30 cm.

Bibliografi : hlm. 297IndeksISBN 978-979-068-721-9 (No. Jil Lengkap)ISBN 978-979-068-724-0

1. Kimia-Studi dan Pengajaran I. Judul II. Agus SetiabudiIII. Intan Permata Shariati V. S. Riyadi

iii

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia-

Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Departemen Pendidikan Nasional, pada tahun

2009, telah membeli hak cipta buku teks pelajaran ini dari penulis/penerbit

untuk disebarluaskan kepada masyarakat melalui situs internet (website)

Jaringan Pendidikan Nasional.

Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan Standar Nasional Pendidikan

dan telah ditetapkan sebagai buku teks pelajaran yang memenuhi syarat

kelayakan untuk digunakan dalam proses pembelajaran melalui Peraturan

Menteri Pendidikan Nasional Nomor 22 Tahun 2007 tanggal 25 Juni 2007.

Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada para

penulis/penerbit yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya kepada

Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luas oleh para siswa

dan guru di seluruh Indonesia.

Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada

Departemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (down load), digandakan,

dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat. Namun, untuk

penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannya harus memenuhi

ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Diharapkan bahwa buku teks

pelajaran ini akan lebih mudah diakses sehingga siswa dan guru di seluruh

Indonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri dapat

memanfaatkan sumber belajar ini.

Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada para

siswa kami ucapkan selamat belajar dan manfaatkanlah buku ini sebaik-baiknya.

Kami menyadari bahwa buku ini masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena

itu, saran dan kritik sangat kami harapkan.

Jakarta, Juni 2009

Kepala Pusat Perbukuan

Kata Sambutan

iv

Kata PengantarSampai saat ini, buku-buku kimia untuk SMA/MA yang berkualitas dirasakan

masih kurang. Sementara itu, tuntunan terhadap pemahaman prinsip-prinsipilmu Kimia sangat tinggi. Lebih-lebih perkembangan ilmu pengetahuan danteknologi yang didasari oleh ilmu Kimia semakin menantang dan sangatbervariasi dalam aplikasinya. Oleh sebab itu, kami berharap dengan terbitnyabuku ini, belajar kimia yang membutuhkan gabungan banyak konsep (baikkonsep yang relevan dengan ketermasaan maupun konsep baru) danpengembangan keterampilan analisis bagi siswa SMA/MA dapat terpenuhi.

Ada dua hal yang berkaitan dengan Kimia, yaitu Kimia sebagai produk danKimia sebagai proses kerja ilmiah. Kimia sebagai produk adalah pengetahuanKimia yang berupa fakta, konsep, prinsip, hukum,dan teori. Kimia sebagai proseskerja ilmiah merupakan penalaran (keterampilan) dari hasil penguasaan dalampembelajaran materi secara praktis dan analisis.

Mata pelajaran Kimia di SMA/MA merupakan panduan untuk mempelajarisegala sesuatu tentang zat yang meliputi komposisi, struktur dan sifat,perubahan, dinamika, dan energetika zat yang melibatkan konsep dan aplikasi.Oleh karena itu, i lmu Kimia banyak melibatkan konsep-konsep danpengembangan keterampilan analisis.

Melihat pentingnya pelajaran Kimia di sekolah, penerbit mencobamenghadirkan buku yang dapat menjadi media belajar yang baik bagi Anda.Sebuah buku yang akan memandu Anda untuk belajar Kimia dengan baik.Sebuah buku yang disusun dan dikembangkan untuk memberikan dasar-dasarpengetahuan, keterampilan, keahlian, dan pengalaman belajar yang bermanfaatbagi masa depan Anda.

Demikianlah persembahan dari penerbit untuk dunia pendidikan. Semogabuku ini dapat bermanfaat.

Bandung, Mei 2007

Penerbit

v

5

4

21

3

67

9

8

10

12

11

15

16

13

14 23

21

22

19

20

17

18

Cakupan materi pembelajaran pada buku ini disajikan secara sistematis, komunikatif, dan integratif. Di setiap awalbab dilengkapi gambar pembuka pelajaran, bertujuan memberikan gambaran materi pembelajaran yang akan dibahas,dan mengajarkan Anda konsep berpikir kontekstual dan logis sekaligus merangsang cara berpikir lebih dalam. Selain itu,buku ini juga ditata dengan format yang menarik dan didukung dengan foto dan ilustrasi yang representatif. Bahasadigunakan sesuai dengan tingkat kematangan emosional Anda sehingga Anda lebih mudah memahami konsep materinya.

Buku Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk SMA Kelas XII ini terdiri atas sembilan bab, yaitu Sifat Koligatif Larutan;Reaksi Redoks dan Elektrokimia; Deskripsi Unsur-Unsur Golongan Utama; Unsur-Unsur Transisi Periode Keempat;Keradioaktifan; Senyawa Organik; Senyawa Aromatik; Makromolekul dan Lemak. Untuk lebih jelasnya, perhatikan petunjukuntuk pembaca berikut.

(1) Judul Bab, disesuaikan dengan tema materi dalam bab.(2) Hasil yang harus Anda capai, tujuan umum yang harus Anda capai padabab yang Anda pelajari.(3) Setelah mempelajari bab ini, kamu harus mampu, kemampuan yangharus Anda kuasai setelah mempelajari bab.(4) Gambar Pembuka Bab, disajikan untuk mengetahui contoh manfaatdari materi yang akan dipelajari.(5) Advanced Organizer, disajikan untuk menumbuhkan rasa ingin tahu darimateri yang akan dipelajari dan mengarahkan Anda untuk lebih fokus terhadapisi bab.

(6) Tes Kompetensi Awal, merupakan syarat yang harus Anda pahami sebelummemasuki materi pembelajaran.(7) Materi Pembelajaran, disajikan secara sistematis, komunikatif, integratif,dan sesuai dengan perkembangan ilmu dan teknologi sehingga Anda dapattertantang untuk belajar lebih jauh.(8) Gambar dan Ilustrasi, sesuai dengan materi dalam bab yang disajikansecara menarik dan mudah dipahami.(9) Aktivitas Kimia, tugas yang diberikan kepada Anda berupa analisismasalah atau kegiatan di laboratorium sehingga dapat menumbuhkansemangat inovasi, kreativitas, dan berpikir kristis.(10) Mahir Menjawab, merupakan sarana bagi Anda dalam persiapan meng-hadapi Ujian Akhir dan SPMB sehingga mempunyai nilai tambah.(11) Kegiatan Inkuiri, menguji pemahaman Anda secara terbukaberdasarkan konsep yang telah Anda pelajari sehingga Anda tertarik untukbelajar lebih dalam.(12) Catatan, menyajikan informasi dan keterangan singkat secara bilin-gual berkaitan dengan konsep yang dipelajari.(13) Kata Kunci, panduan Anda dalam mempelajari konsep materi.(14) Sekilas Kimia, berisi informasi menarik dan aplikatif berdasarkan materibab yang dipelajari sehingga dapat menumbuhkan semangat bekerja kerasdan belajar lebih jauh.

(15) Contoh, menyajikan contoh-contoh soal dengan jawaban yang kongkretdan jelas berkaitan dengan materi yang disajikan.(16) Tes Kompetensi Subbab, menguji pemahaman Anda terhadap materidalam setiap subbab.(17) Rangkuman, merupakan ringkasan materi pembelajaran bab.(18) Peta Konsep, menggambarkan hubungan antarkonsep sehinggamemudahkan Anda mempelajari materi dalam bab.(19) Refleksi, sebagai cermin diri bagi Anda setelah mempelajari materi diakhir pembelajaran setiap bab.(20) Evaluasi Kompetensi Bab, merupakan penekanan terhadap pemahamankonsep materi, berkaitan dengan materi dalam bab.

(21) Proyek Semester, disajikan agar Anda dapat menggali dan memanfaatkan informasi, menyelesaikan masalah, danmembuat keputusan dalam kerja ilmiah.

(22) Evaluasi Kompetensi Kimia Semester, disajikan untuk evaluasi Anda setelah mempelajari semester yangbersangkutan.

(23) Evaluasi Kompetensi Kimia Akhir Tahun, disajikan untuk evaluasi Anda setelah mempelajari seluruh bab.

Panduan untuk Pembaca

vi

Kata Sambutan • iiiKata Pengantar • ivPanduan untuk Pembaca • v

Bab 2Reaksi Redoksdan Elektrokimia • 27A. Penyetaraan Reaksi Redoks • 28B. Sel Elektrokimia • 33C. Sel Elektrolisis • 42D. Korosi dan Pengendaliannya • 50Rangkuman • 55Peta Konsep • 56Refleksi • 56Evaluasi Kompetensi Bab 2 • 57

Bab 4Unsur-Unsur TransisiPeriode Keempat • 101A. Kecenderungan Periodik Unsur Transisi •

102B. Senyawa Kompleks • 106C. Sumber dan Kegunaan Unsur Transisi •

111D. Pengolahan Logam (Metalurgi) • 116Rangkuman • 120Peta Konsep • 121Refleksi • 121Evaluasi Kompetensi Bab 4 • 122

Bab 1Sifat Koligatif Larutan • 1A. Satuan Konsentrasi dalam Sifat Koligatif

• 2B. Penurunan Tekanan Uap • 3C. Kenaikan Titik Didih dan Penurunan Titik

Beku • 8D. Diagram Fasa • 12E. Tekanan Osmotik Larutan • 15F. Sifat Koligatif Larutan Elektrolit • 18Rangkuman • 22Peta Konsep • 23Refleksi • 23Evaluasi Kompetensi Bab 1 • 24

Bab 3Deskripsi Unsur-UnsurGolongan Utama • 61A. Unsur-Unsur Gas Mulia • 62B. Unsur-Unsur Halogen • 66C. Unsur-Unsur Golongan Alkali • 73D. Unsur-Unsur Golongan Alkali Tanah • 79E. Aluminium dan Senyawanya • 84F. Karbon dan Silikon • 88G. Nitrogen, Oksigen, dan Belerang • 90Rangkuman • 95Peta Konsep • 96Refleksi • 96Evaluasi Kompetensi Bab 3 • 97

Daftar Isi

Diunduh dari BSE.Mahoni.com

vii

Bab 6Senyawa Organik • 153A. Gugus Fungsional Senyawa Karbon •

154B. Haloalkana • 155C. Alkohol dan Eter • 159D. Aldehid dan Keton • 170E. Asam Karboksilat dan Ester • 177F. Senyawa Karbon Mengandung Nitrogen

• 185Rangkuman • 187Peta Konsep • 188Refleksi • 189Evaluasi Kompetensi Bab 6 • 190

Bab 7Senyawa Aromatik • 195A. Struktur dan Kereaktifan Senyawa

Benzena dan Turunannya • 196B. Kegunaan Senyawa Benzena dan

Turunannya • 204C. Senyawa Polisiklik dan Heterosiklik •

207Rangkuman • 214Peta Konsep • 215Refleksi • 215Evaluasi Kompetensi Bab 7 • 216

Bab 9Lemak • 247A. Struktur dan Sifat-Sifat Lemak • 248B. Sumber dan Kegunaan Lemak • 253C. Sabun dan Detergen • 257Rangkuman • 262Peta Konsep • 262Refleksi • 262Evaluasi Kompetensi Bab 9 • 263Proyek Semester 2 • 266Evaluasi Kompetensi Kimia Semester 2 • 267Evaluasi Kompetensi Kimia Akhir Tahun • 271

Bab 8Makromolekul • 221A. Polimer • 222B. Karbohidrat • 227C. Protein • 233Rangkuman • 241Peta Konsep • 242Refleksi • 242Evaluasi Kompetensi Bab 8 • 243

Bab 5Keradioaktifan • 125A. Kestabilan Inti • 126B. Kegunaan Radioisotop • 133C. Reaksi Fisi dan Fusi • 138Rangkuman • 142Peta Konsep • 143Refleksi • 143Evaluasi Kompetensi Bab 5 • 144Proyek Semester 1 • 147Evaluasi Kompetensi Kimia Semester 1 • 148

Apendiks 1 • 275Apendiks 2 • 283Senarai • 286Indeks • 291Daftar Pustaka • 297

Sifat Koligatif Larutan

Apakah Anda mempunyai teman atau kerabat yang memiliki penyakittekanan darah tinggi? Jika ya, tentu dokter akan menyarankan temanatau kerabat Anda itu untuk mengurangi konsumsi garam-garaman.Mengapa pula pedagang es menaburkan garam dapur (NaCl) di dalamtempat penyimpanan es? Kemudian, mengapa di wilayah yang memilikimusim dingin, garam-garam, seperti CaCl2 dan NaCl ditaburkan ke jalan-jalan atau trotoar yang bersalju? Tentunya semua peristiwa itu berkaitandengan bab yang akan kita pelajari sekarang, yaitu sifat-sifat koligatiflarutan. Apakah sifat koligatif larutan itu?

Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak bergantung padajenis zat terlarut, tetapi bergantung pada konsentrasinya. Sifat koligatifberbeda dengan sifat-sifat larutan yang sudah Anda pelajari sebelumnya,seperti daya hantar listrik, asam basa, dan kesetimbangan ion-ion dalamlarutan yang bergantung pada jenis zat terlarut. Apakah sifat-sifat koligatiflarutan itu dan apakah yang memengaruhi sifat-sifat koligatif larutan?Jawabannya akan Anda ketahui setelah mempelajari bab ini.

A. Satuan Konsentrasidalam Sifat Koligatif

B. Penurunan TekananUap

C. Kenaikan Titik Didihdan Penurunan TitikBeku

D. Diagram FasaE. Tekanan Osmotik

LarutanF. Sifat Koligatif

Larutan Elektrolit

• menjelaskan penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titikbeku larutan, dan tekanan osmosis termasuk sifat koligatif larutan;

• membandingkan sifat koligatif larutan nonelektrolit dengan sifat koligatiflarutan elektrolit yang konsentrasinya sama berdasarkan data percobaan.

Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:

menjelaskan sifat-sifat koligatif larutan nonelektrolit dan elektrolit.

Hasil yang harus Anda capai:

1

Di negara yang memiliki musim dingin, salju yang menumpuk di jalan raya dan trotoardicairkan dengan cara menaburkan garam (penurunan titik beku), seperti CaCl

2dan NaCl.

Sumber: Chemistry For You, 2001

Bab

1

2 Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XII

A. Satuan Konsentrasi dalam Sifat KoligatifDi Kelas XI, Anda telah belajar satuan konsentrasi larutan berupa

kemolaran. Pada topik berikut, Anda akan diperkenalkan dengan satuankonsentrasi larutan yang digunakan dalam menentukan sifat koligatiflarutan, yaitu fraksi mol (X) dan kemolalan atau molalitas(m).

1. Fraksi MolKomposisi zat-zat dalam larutan dapat dinyatakan dalam satuan fraksi

mol (X). Fraksi mol zat A (XA) menyatakan perbandingan jumlah mol zatA terhadap jumlah mol total zat-zat yang terdapat dalam larutan.

= =mol A mol Atotal mol semua komponen mol A + mol B + ... + mol ke-nAX

Jumlah fraksi mol semua komponen sama dengan satu.

XA + XB + XC + ... = 1

2. Kemolalan (Molalitas)Kemolalan (m) didefinisikan sebagai jumlah mol zat terlarut dalam satu

kilogram pelarut. Dalam bentuk persamaan dirumuskan sebagai berikut.

jumlah mol zat terlarutmolalitas =

jumlah massa pelarut (kg)

1. Apakah yang dimaksud dengan larutan? Apa saja yang memengaruhi sifatfisik dan kimia suatu larutan?

2. Apakah perbedaan larutan elektrolit dan larutan nonelektrolit?

Tes Kompetensi Awal

Menghitung Fraksi MolBerapakah fraksi mol benzena (C6H6) dan toluena (C7H8) dalam larutan yang dibuatdari 600 g benzena dan 400 g toluena?Jawab:• Tentukan mol masing-masing zat• Tentukan fraksi mol zatJumlah mol masing-masing zat:

mol C6H6 = 1

600 g78 g mol− = 7,69 mol

mol C7H8 = 1

400 g92 g mol− = 4,35 mol

Fraksi mol masing-masing zat:

X C6H6 =7,69 mol

7,69 mol + 4,35 mol = 0,64

X C7H8 =4,35 mol

7,69 mol + 4,35 mol = 0,36

Jumlah fraksi mol semua komponen harus sama dengan satu, Xbenzena + Xtoluena = 1

Contoh 1.1

Jika hanya dua zat yang membentuklarutan maka:X

A = 1 – X

B atau X

B = 1 – X

A

If there are only two substancesforming solution so that:X

A = 1 – X

B or X

B = 1 – X

A

NoteCatatan

3Sifat Koligatif Larutan

B. Penurunan Tekanan Uap (ΔΔΔΔΔP)Menguap adalah gejala yang terjadi pada molekul-molekul zat cair

meninggalkan permukaan cairan membentuk fasa gas. Gejala inidisebabkan oleh molekul-molekul pada bagian permukaan cairan memilikienergi yang dapat mengatasi gaya antaraksi di antara molekul-molekulcairan. Gaya antaraksi antarmolekul pada permukaan cairan dinamakantegangan permukaan. Jadi, molekul-molekul yang menguap memiliki energilebih besar daripada tegangan permukaan.

1. Tekanan UapKemudahan suatu zat menguap ditentukan oleh kekuatan gaya

antarmolekul (tegangan permukaan). Semakin lemah gaya antarmolekulsemakin mudah senyawa itu menguap.

Pada kondisi apa kemolalan sama dengan kemolaran? Bagaimana membuat larutandengan kemolalan dan kemolaran sama? Diskusikan dengan teman-teman Anda.

Kegiatan Inkuiri

Rumusan molalitas dapat dinyatakan dalam bentuk lain, yaitu:

molalitas = 1

massa zat terlarut (g)massa molar zat terlarut (g mol )− ×

1konversi berat, 1.000 (g kg )massa pelarut (g)

−

Menghitung Molalitas LarutanBerapakah molalitas larutan yang dibuat dari 6 g glukosa (Mr=180) yang dilarutkanke dalam 100 g air.Jawab:Massa zat terlarut 6 g; massa molar zat terlarut 180 g mol–1; massa pelarut 100 g.

molalitas = massa glukosa

massa molar glukosa ×1(1.000 g kg )

massa air

−

molalitas = 1

6g180 g mol− ×

1(1.000 g kg )100 g

−

=0,3 mol kg–1

Jadi, molalitas larutan glukosa adalah 0,3 m.

Contoh 1.2 Kata Kunci• Sifat koligatif• Jumlah zat terlarut• Fraksi mol• kemolalan

1. Suatu larutan dibuat dengan mencampurkan 46 getanol (CH3COOH) dan 44 g air. Berapakah fraksimol masing-masing zat dalam larutan itu?

2. Umumnya, formalin yang dijual di pasaran adalah 40%berat CH2O dalam air. Berapakah fraksi mol formalindalam larutan tersebut?

Tes Kompetensi Subbab A

3. Sebanyak 50 g gula pasir (C12H22O11) dilarutkan kedalam 500 g air. Berapakah molalitas larutan gulatersebut?

4. Suatu larutan antibeku mengandung 40% berat etilenglikol (C2H6O2). Jika massa jenis larutan 1,05 g mL–1,berapa molalitas larutan tersebut?

Kerjakanlah di dalam buku latihan.


Gambar 1.1Uap dan cairan membentuk

kesetimbangan dinamis.

Uap

Cairan

Puap

Pada suhu rendah, molekul-molekul zat dapat meninggalkanpermukaan cairan membentuk kesetimbangan dengan cairan yang beradadi permukaannya (Gambar 1.1). Molekul-molekul fasa uap menimbulkantekanan yang disebut tekanan uap.

Faktor-faktor yang memengaruhi tekanan uap salah satunya adalahsuhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin besar tekanan uapnya.Contohnya adalah tekanan uap air berbeda pada setiap temperatur sepertiditunjukan pada Tabel 1.1.

Air mendidih pada suhu 100°C, tetapi mengapa pakaian yang dijemur pada suhu kamar(25–30)°C dapat mengering? Jelaskan (hubungkan dengan proses penguapan).

Kegiatan Inkuiri

2. Penurunan Tekanan Uap LarutanApa yang terjadi dengan tekanan uap jika ke dalam suatu cairan

(misalnya, air) dimasukkan zat yang tidak mudah menguap (misalnya,gula pasir)?

Adanya zat terlarut nonvolatile (tidak mudah menguap) di dalam suatupelarut dapat menurunkan tekanan uap pelarut. Akibatnya, tekanan uaplarutan lebih rendah dari tekanan uap pelarut murninya. Mengapa? Untukmemahami bagaimana pelarutan zat yang tidak mudah menguap berpengaruhterhadap tekanan uap pelarut, lakukan oleh Anda eksperimen berikut.

Pelarut Larutan

Gambar 1.2Zat terlarut nonvolatil menurunkan

penguapan pelarut.

Tabel 1.1 Tekanan Uap AirSuhu (°C) Tekanan (mmHg)

05101520222425272829303540455055606570758090100

4,606,509,2012,8017,5019,8022,4023,8026,7028,3030,0031,8042,2055,3071,9092,50118,00149,40187,50233,70289,10355,10525,80760,00

Sumber: General Chemistry, 1990

di permukaannya (


Pelarutan Zat yang Tidak MenguapTujuanMenjelaskan pelarutan zat yang tidak menguap.Alat1. Gelas2. Wadah tertutupBahan1. Aquades2. Larutan gula 60% b/bLangkah Kerja1. Sediakan dua buah gelas. Gelas pertama diisi dengan aquades dan gelas kedua

diisi dengan larutan gula 60% b/b. Usahakan volume cairan dalam keduagelas sama.

2. Simpan kedua gelas itu dalam wadah yang tertutup rapat, misalnya desikatorselama satu hari.

3. Setelah satu hari, amati yang terjadi dalam kedua cairan itu.

Pertanyaan1. Apa yang terjadi dengan cairan dalam kedua wadah itu?2. Mengapa air murni berpindah ke gelas yang berisi larutan gula?3. Apakah yang dapat Anda simpulkan dari percobaan ini. Diskusikan dengan

teman sekelompok Anda.

Faktor-faktor apa sajakah yang menyebabkan tekanan uap larutan lebih rendah daritekanan uap pelarutnya? Misalnya, larutan etanol dalam air. Hubungkan dengan gayaantarmolekul atau ikatan hidrogen etanol-air dan air-air.

Kegiatan Inkuiri

Setelah dibiarkan beberapa waktu, volume larutan gula bertambah,sedangkan volume air murni berkurang. Mengapa?

Fakta tersebut dapat dijelaskan jika tekanan uap air murni lebih besardari tekanan larutan yang mengandung zat nonvolatil, dan adanyakesetimbangan dinamis antara fasa uap dan cairannya. Oleh karena tekananuap air murni lebih besar dari tekanan uap larutan gula maka untuk mencapaikeadaan kesetimbangan, uap air murni akan diserap oleh larutan gulasampai tekanan uap di atas permukaan kedua cairan itu sama dansetimbang. Proses tersebut menghasilkan perpindahan molekul-molekul airdari pelarut murni melalui fasa uap ke dalam larutan gula sampai tekananuap pada kedua permukaan cairan mencapai kesetimbangan.

Aktivitas Kimia 1.1

Kata Kunci• Gaya antaraksi antarmolekul• Tegangan permukaan• Zat terlarut nonvolatil• Tekanan uap • Hukum Raoult

Keadaan Akhir

Larutan gulaPelarut (air) Larutan gula

Keadaan Awal


3. Hukum RaoultTekanan uap larutan yang mengandung zat terlarut nonvolatile telah

dikaji oleh Francois M. Raoult, sehingga dihasilkan Hukum Raoult. Dalambentuk persamaan dinyatakan sebagai berikut.

Plarutan = Xpelarut Popelarut

Keterangan:Plarutan = tekanan uap larutanXpelarut = fraksi mol pelarutPo

pelarut = tekanan uap pelarut murniSecara matematis, Hukum Raoult merupakan persamaan linear:

Y = mXKeterangan:Y = Plarutanm = Po

pelarutX = Xpelarut

Jika Plarutan diekstrapolasikan terhadap Xpelarut, akan dihasilkan garislurus dengan kemiringan menunjukkan Po

pelarut (Gambar 1.3).Penurunan tekanan uap (ΔP) pelarut akibat adanya zat terlarut

nonvolatil dapat dihitung dari Hukum Raoult, yaitu:

Plarutan = Xpelarut Popelarut

Oleh karena (Xpelarut + Xterlarut) = 1, atau (Xpelarut = 1 – Xterlarut) makaPlarutan = (1 – Xterlarut) Po

pelarut

= Popelarut – Xterlarut Po

pelarut

Dengan menata ulang persamaan di atas, diperoleh:

Popelarut – Plarutan = Xterlarut Po

pelarut

(Popelarut – Plarutan) adalah selisih antara tekanan uap pelarut murni

dan tekanan uap larutan (ΔP). Jadi, penurunan tekanan uap pelarutmurni dapat dirumuskan sebagai berikut.

ΔP = Xterlarut Popelarut

Gambar 1.3Hubungan tekanan uap larutan

terhadap fraksi mol pelarut

Sumber: www.uned.es

SekilasKimia

Francois Marie Raoult adalahseorang ahli kimia-fisika Prancis.Pada 1886 dia berhasil menemukanhubungan antara tekanan uaplarutan dan zat terlarut. Hubungantersebut diungkapkan dalam bentukpersamaan yang dikenal denganHukum Raoult.

Francois Marie Raoult(1830–1901)

Menghitung Tekanan Uap LarutanHitunglah penurunan tekanan uap yang dibuat dari pelarutan 9,5 g tiourea (Mr = 76) kedalam 90 g air (tekanan uap air pada 25°C adalah 23,76 mmHg).Jawab:• Hitung fraksi mol masing-masing zat• Tentukan tekanan uap larutan menggunakan Hukum Raoult• Tentukan ΔPJumlah mol masing-masing zat adalah

mol tiourea = 1

9,5 g76 g mol- = 0,125 mol

mol air = 1

90 g18 g mol- = 5 mol

Contoh 1.3

P laru

tan

P°larutan

Xpelarut0 1


Tekanan uap larutan dapat digunakan untuk menentukan massamolekul relatif zat terlarut. Dengan menata ulang persamaan HukumRaoult maka diperoleh fraksi mol pelarut, yaitu:

Xpelarut = larutanopelarut

PP

Berdasarkan fraksi mol pelarut, mol zat terlarut dapat diketahuisehingga massa molekul relatifnya dapat ditentukan.

Xpelarut =mol pelarut

mol pelarut +mol terlarut;atau mol terlarut = mol pelarut

pelarut

1 1⎛ ⎞

−⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠X

Dengan demikian, persamaan untuk menentukan massa molekulrelatif zat terlarut adalah

Mr terlarut =

pelarut

massa zat terlarut (gram)

1mol pelarut 1−⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠X

Menentukan Mr dari Tekanan Uap LarutanUrea sebanyak 12 g dilarutkan dalam 90 g air pada 40°C, tekanan uap larutan adalah 53,17mmHg. Jika tekanan uap air murni pada suhu tersebut 55,3 mmHg, berapakah Mr urea?Jawab:Tahap: (1)Hitung fraksi mol air menggunakan Hukum Raoult

(2)Hitung mol urea berdasarkan fraksi mol air(3)Hitung Mr urea

Fraksi mol air:

Xair = larutano

pelarut

PP

= 53,17 mmHg55,3 mmHg

=0,96

mol air = 1

90 g18 g mol− = 5 mol

Jumlah mol urea:

mol urea = mol airair

1 1X

⎛ ⎞−⎜ ⎟

⎝ ⎠= 5 mol

1 10,96

⎛ ⎞−⎜ ⎟⎝ ⎠

= 0,2 mol

Mr urea = 12g

0,2 mol = 60 g mol–1

Jadi, massa molekul relatif urea adalah 60.

Contoh 1.4

Kata Kunci• Penurunan tekanan uap• Massa molekul relatif

Fraksi mol air adalah

Xair = 2

2 2 2

mol H Omol H O+mol CS(NH ) = 0,975

Plarutan = Xair P°air

= (0,975) (23,76 mmHg) = 23,166 mmHg

Jadi, tekanan uap air turun dengan adanya tiourea. Besarnya penurunan tekanan uapadalahΔP = (23,76 – 23,166) mmHg = 0,59 mmHg


C. Kenaikan Titik Didihdan Penurunan Titik Beku

Suatu zat cair dikatakan mendidih jika tekanan uapnya sama dengantekanan atmosfer (tekanan udara luar) di atas permukaan cairan. Adapunsuatu zat dikatakan membeku jika partikel-partikel zat itu berada dalamkisi-kisi kesetimbangan sehingga tidak terjadi gerakan partikel, selaingetaran di tempatnya.

Semakin tinggi suatu tempat, semakin rendah tekanan udaranya. Bagaimana titikdidih air di pegunungan dibandingkan di pantai? Di daerah mana peluang terbesarterkena penyakit akibat bakteri yang terdapat dalam air minum?

Kegiatan Inkuiri

Tabel 1.2 Tetapan Kenaikan Titik Didih Molal (Kd) Beberapa PelarutPelarut Titik Didih(°C) Kd(°C m–1)

Air (H2O)Benzena (C6H6)Karbon tetraklorida (CCl4)Etanol (C2H6O)Kloroform (CHCl3)Karbon disulfida (CS2)

10080,176,878,461,246,2

0,522,535,021,223,632,34

1. Kenaikan Titik Didih LarutanOleh karena tekanan uap larutan zat nonvolatil lebih rendah dari

pelarut murninya maka untuk mendidihkan larutan perlu energi lebihdibandingkan mendidihkan pelarut murninya. Akibatnya, titik didihlarutan akan lebih tinggi daripada pelarut murninya.

Besarnya kenaikan titik didih larutan, ΔTd (relatif terhadap titikdidih pelarut murni) berbanding lurus dengan kemolalan larutan. Dalambentuk persamaan dinyatakan dengan: ΔTd ≈ m, atau

ΔTd= Kd × m

Kd adalah tetapan kesetaraan titik didih molal. Harga Kd bergantungpada jenis pelarut (Tabel 1.2).


1. Hitunglah tekanan uap larutan pada 35°C yangdibuat dengan melarutkan 18 g sukrosa dalam 72 gair. Tekanan uap air murni pada suhu tersebut 42,2mmHg.

2. Suatu larutan dibuat dari pelarutan 6,5 g naftalena kedalam 60 g kloroform (CHCl3). Hitunglah penurunan

Tes Kompetensi Subbab B

tekanan uap kloroform pada 20°C. Diketahui tekananuap kloroform murni pada 20°C = 156 mmHg.

3. Glukosa sebanyak 18 g dilarutkan dalam 125 g airpada 40°C. Tekanan uap larutan tersebut adalah 54,5mmHg. Jika tekanan uap air murni pada suhu tersebut55,3 mmHg, hitunglah Mr glukosa.



Data kenaikan titik didih larutan dapat dipakai untuk menentukanmassa molekul relatif zat terlarut. Oleh karena kenaikan titik didihberbanding lurus dengan molalitas larutan maka massa molekul relatifzat terlarut dapat ditentukan dengan mengubah persamaan molalitasnya.

1

r

massa zat terlarut 1.000 g kg=M zat terlarut massa pelarutd dT K

−

Δ ×

1

r dmassa zat terlarut 1.000 g kgM zat terlarut =

massa pelarutd

KT

−

× ×Δ

Untuk membuktikan kenaikan titik didih larutan, Anda dapatmelakukan percobaan berikut.

Pada Tabel 1.2 tampak bahwa Kd air = 0,52°C m–1. Artinya, suatularutan dalam air dengan konsentrasi satu molal akan mendidih padasuhu lebih tinggi sebesar 0,52°C dari titik didih air. Dengan kata lain,titik didih larutan sebesar 100,52°C.

Menghitung Titik Didih LarutanSuatu larutan dibuat dengan melarutkan 5 g gliserol (C3H8O3, Mr =92) ke dalam 150g air. Berapakah titik didih larutan, jika titik didih air 100°C? (Kd air = 0,52°C m–1)Jawab:

molalitas larutan = 1

15 g 1.000 g kg = 0,36 m150 g92 g mol

−

− ×

ΔTd = Kd × m

= 0,52°C m–1 × 0,36 m = 0,19°CJadi, titik didih larutan adalah 100,19°C.

Contoh 1.5

Menghitung Mr Berdasarkan Data Td LarutanZat X sebanyak 7,4 g dilarutkan dalam 74 g benzena menghasilkan titik didih larutansebesar 82,6°C. Tentukan massa molekul relatif zat X. (Titik didih benzena 80,2°C dantetapan titik didih molal benzena 2,53°C m–1)Jawab:

Mr X= ( )1

1CmC

7,4 g 1.000 g2,3682,6 80,2 74 g

kg−−°

°× ×

−

= 105,42Jadi, massa molekul relatif zat X adalah 105,42.

Contoh 1.6

Zat antididih yang ditambahkan kedalam radiator berfungsimengurangi penguapan air dalamradiator.

Antiboil substance is added intoradioator to decrease waterevaporation in radiator.

NoteCatatan

Kata Kunci• Titik didih larutan• Kenaikan titik didih

Aktivitas Kimia 1.2Kenaikan Titik Didih Larutan

TujuanMembuktikan kenaikan titik didih larutanAlat1. Gelas kimia 4. Pembakar bunsen atau spirtus2. Termometer 5. Timbangan3. Gelas ukur


2. Penurunan Titik Beku LarutanPenambahan zat terlarut nonvolatil juga dapat menyebabkan

penurunan titik beku larutan. Gejala ini terjadi karena zat terlarut tidaklarut dalam fasa padat pelarutnya. Contohnya, jika sirup dimasukkan kedalam freezer maka gula pasirnya akan terpisah dari es karena gula pasirtidak larut dalam es.

Agar tidak terjadi pemisahan zat terlarut dan pelarutnya ketikalarutan membeku, diperlukan suhu lebih rendah lagi untuk mengubahseluruh larutan menjadi fasa padatnya. Seperti halnya titik didih,penurunan titik beku (ΔTb) berbanding lurus dengan kemolalan larutan:ΔTb ≈ m, atau

ΔTb = Kb × m

Kb disebut tetapan penurunan titik beku molal. Harga Kb untukbeberapa pelarut dapat dilihat pada Tabel 1.3.

Nilai Kb untuk benzena 5,12°C m–1. Suatu larutan dari zat terlarutnonvolatil dalam pelarut benzena sebanyak 1 molal akan membeku padasuhu lebih rendah sebesar 5,12°C dari titik beku benzena. Dengan katalain, titik beku larutan zat nonvolatil dalam pelarut benzena sebanyak 1molal akan mulai membeku pada suhu (5,5 – 5,12)°C atau 0,38°C.

Penerapan dari penurunan titik beku digunakan di negara yangmemiliki musim dingin. Suhu udara pada musim dingin dapat mencapaisuhu di bawah titik beku air. Oleh karena itu, dalam air radiator mobildiperlukan zat antibeku yang dapat menurunkan titik beku air. Zat antibekuyang banyak digunakan dalam radiator adalah etilen glikol (C2H6O2).

Selain pada radiator, penerapan dari penurunan titik beku jugadigunakan untuk mencairkan es di jalan-jalan dan trotoar pada musim

Tabel 1.3 Tetapan Penurunan Titik Beku Molal (Kb) Beberapa Pelarut

Pelarut Titik Beku(°C) Kb(°C m–1)

Air (H2O)Benzena (C6H6)Etanol (C2H6O)Kloroform (CHCl3)Karbon disulfida (CS2)Naftalena (C10H8)

0,005,50

–144,60 –63,50 –111,580,20

1,865,121,994,683,836,80

Dry Ice

Pernahkah Anda memperhatikantempat penyimpanan es ketika Andamembeli es krim di warung?Pembekuan es krim menggunakanapa yang disebut dengan dry ice. Dryice adalah karbon dioksida (CO2) yangdibekukan. Dry ice lebih padat danlebih dingin daripada es biasa. Dry icememiliki suhu –109,3°F (–78,5°C),sedangkan es tradisional adalah 30°F(0°C). Selain itu, dry ice tidak mencairmelainkan menyublim. Sublimasiadalah proses perubahan suatupadatan langsung menjadi gas. Olehkarena es ini tidak melewati fasa cairmaka dinamakan dry (kering) ice.

Sumber: wikipedia.org

SekilasKimia

Bahan1. Aquades2. Gula pasir3. Garam dapur (NaCl)Langkah Kerja1. Masukkan 250 mL aquades ke dalam gelas kimia 1 dan 2, kemudian didihkan.2. Ukur suhu aquades pada saat mendidih.3. Masukkan 35 g gula pasir ke dalam aquades (gelas kimia 1) dan 35 g garam

dapur ke dalam aquades (gelas kimia 2), kocok kedua larutan itu dan ukurkembali suhu didihnya.

Pertanyaan1. Hitunglah kenaikan titik didih larutan gula pasir dan larutan garam dapur.2. Dengan jumlah massa yang sama, adakah perbedaan titik didih antara kedua

larutan? Jelaskan alasannya.



Sama seperti kenaikan titik didih, penurunan titik beku larutan dapatdigunakan untuk menentukan massa molekul relatif zat terlarut.

p

1

rmassa zat terlarut 1.000 g kg

M zat terlarut =massa elarutb

bKT

−

×Δ

Menghitung Penurunan Titik Beku LarutanHitunglah titik beku larutan yang dibuat dari 6,2 g etilen glikol dalam 100 g air.Jawab:

molalitas larutan =1

16,2 g 1.000 g kg

100 g62 g mol

−

− × = 1 m

Penurunan titik beku larutan:ΔTb = Kb × m

= (1,86°C m–1) ( 1 m) = 1,86°CTitik beku larutan = Titik beku normal air –ΔTb

= (0,0 – 1,86)°C = –1,86°CJadi, titik beku larutan etilen glikol adalah –1,86°C

Contoh 1.7

Menghitung Mr dari Data ΔΔΔΔΔTb

Suatu larutan dibuat dengan cara melarutkan 3 g zat X ke dalam 100 mL air. Jika titikbeku larutan – 0,45°C, berapakah massa molekul relatif zat X?PenyelesaianNilai Kb air = 1,86°C m–1.ΔTb = {0 – (–0,45)}°C = 0,45°C

Mr X = 1

o 1o

3g 1.000 g1,86 C m100 g0,45 C

kg−− × × = 124

Jadi, Mr zat X adalah 124.

Contoh 1.8

Aktivitas Kimia 1.3Penurunan Titik Beku Larutan

TujuanMembuktikan penurunan titik beku larutan.Alat1. Tabung reaksi 4. Stopwatch2. Gelas kimia 5. Timbangan3. Termometer 6. Pembakar bunsen atau spirtusBahan1. Naftalena2. Belerang3. AirLangkah KerjaA. Penentuan titik beku pelarut murni (naftalena)1. Ke dalam tabung reaksi besar dimasukkan 15 g naftalena dan gelas kimia diisi

dengan air �

�bagiannya.

2. Panaskan air dalam gelas kimia hingga suhu mencapai ± 90°C.

Kata Kunci• Titik beku larutan• Penurunan titik beku

dingin. Hal ini dilakukan dengan cara menaburkan garam-garam, sepertiCaCl2 dan NaCl sebagai penurun titik beku air sehingga es dapat mencair.


3. Padamkan pembakar, kemudian catat penurunan suhu setiap ½ menit hingga± 70°C.

4. Titik beku adalah pada saat tidak berubah untuk 1–2 menit.5. Buatlah grafik penurunan suhu naftalena sebagai fungsi waktu dan tentukan

titik beku pelarut naftalena dari grafik tersebut.B. Titik beku larutan belerang dalam naftalena1. Panaskan kembali air dalam gelas kimia hingga semua naftalena mencair

kembali. Setelah semua naftalena mencair, tambahkan 2,56 gram belerang kedalam naftalena cair, aduk sampai semua belerang larut dalam naftalena.

2. Padamkan pembakaran, lakukan pengukuran suhu seperti kegiatan A hingga± 70°C.

3. Buatlah grafik dan tentukan titik beku larutan belerang dalam naftalenadari grafik tersebut.

4. Bandingkan hasil pengamatan pada langkah kerja A dan langkah kerja B.Diskusikan dengan teman sekelompok Anda dan presentasikan di depan kelas.

Pedagang es lilin atau es krim menambahkan es batu dan garam dapur di sekelilingbagian luar wadah es. Mengapa harus ditambah garam dapur?

Kegiatan Inkuiri

D. Diagram FasaDiagram fasa adalah ungkapan perubahan keadaan dasar fasa suatu zat

dalam bentuk diagram. Diagram fasa dapat dinyatakan berdasarkan perubahansuhu (°C) dan tekanan (atm), dinamakan diagram P – T. Dalam diagramfasa terdapat kurva kesetimbangan antara fasa padat, cair, dan gas.

1. Diagram Fasa AirSeperti Anda ketahui, air dapat berada dalam fasa gas, cair, dan

padat bergantung pada suhu dan tekanan. Ketiga fasa tersebut dapatdiungkapkan dalam bentuk diagram P – T (Gambar 1.4).

Kerjakanlah di dalam buku latihan.1. Berapakah kenaikan titik didih larutan yang dibuat

dengan melarutkan 18 g glukosa (C6H12O6) kedalam 500 mL air? (ρ air = 1 g mL–1)

2. Berapakah titik didih larutan yang dibuatdengan melarutkan 9,2 g gliserol (C3H8O3)ke dalam 100 g air?

3. Suatu zat nonvolatil sebanyak 16 g dilarutkandalam 38 g CS2. Berapakah Mr zat tersebutjika kenaikan titik didihnya 1,17°C? DiketahuiKd CS2 = 2,34°C m–1.

4. Suatu larutan dibuat dengan cara melarutkan12,8 g zat X dalam 200 g benzena. BerapakahMr zat tersebut jika kenaikan titik didihnya81,265°C. Diketahui Kd (C6H6) = 2,53°C m–1

dan titik didih C6H6 = 80,1°C.

Tes Kompetensi Subbab C

5. Hitunglah titik beku larutan 7,7 g propilen glikol(OH–CH2–(OH)CH–CH3) dalam 500 mL air.

6. Suatu larutan gula dalam air mendidih padasuhu 100,78°C, berapakah titik beku larutangula tersebut?

7. Suatu larutan dibuat dengan melarutkan 4,9 gsukrosa dalam 175 mL air. Hitung titik bekularutan ini.

8. Safrole diekstrak dari minyak sassafras dandipakai untuk pemberi aroma pada ‘rootbeer’. Cuplikan safrole 2,4 g dilarutan dalam103 g difenil eter. Larutan membeku pada25,7oC. Jika titik beku difenil eter murniadalah 26,84oC dan tetapan penurunan titikbeku molal 8°C m–1, hitunglah Mr safrole.


Pada diagram fasa tersebut terdapat tiga kurva yang membagi diagramke dalam daerah padat, cair, dan gas. Pada setiap daerah, menunjukkankeadaan wujud zat yang stabil.

Setiap titik pada kurva menunjukkan hubungan tekanan dan suhu.Kurva AB yang membagi wilayah padat dan cair, menyatakan keadaanpadat dan cair berada dalam keadaan setimbang:

Padat CairKurva tersebut memberikan informasi tentang titik leleh padatan

atau titik beku cairan pada suhu dan tekanan tertentu. Umumnyapeleburan (padat → cair) atau pembekuan (cair → padat) tidakdipengaruhi oleh tekanan sehingga kurva AB cenderung membentukgaris lurus.

Kurva AB untuk air agak miring ke kiri karena pembentukan espada tekanan tinggi suhunya turun sebesar 1°C dari keadaan normal (1atm). Hal ini disebabkan pada keadaan cair kurang rapat dibandingkanpada keadaan padat.

Kurva AC yang membagi wilayah cair dan gas memberikan informasitentang tekanan uap air pada berbagai suhu. Kurva tersebut menunjukkangaris kesetimbangan fasa antara cair dan gas. Titik leleh dan titik didihair pada tekanan 1 atm ditunjukkan dengan garis putus-putus, beradapada suhu 0°C dan 100°C.

Kurva AD yang membagi wilayah padat dan gas memberikan informasitentang tekanan uap padatan pada berbagai suhu. Kurva tersebutmenunjukkan garis kesetimbangan fasa antara padat dan gas. Kurva iniberpotongan dengan kurva yang lain pada titik A. Titik A dinamakan titiktripel, yaitu titik di mana pada suhu dan tekanan tersebut terjadi kesetimbanganfasa antara gas, cair, dan padat secara bersama-sama. Titik tripel untuk airterjadi pada suhu 0,01°C dan tekanan 0,006 atm (4,58 mmHg).

Dengan diagram fasa, Anda dapat memperkirakan wujud suatu zatpada suhu dan tekanan tertentu. Pada tekanan 1 atm dan suhu 25°C, airakan berwujud cair, sedangkan pada suhu 0°C air berwujud padat (es).Diagram fasa yang lain misalnya diagram fasa CO2, seperti ditunjukkanpada Gambar 1.5.

Gambar 1.4Diagram fasa airTitik tripel A (0,01°C; 0,006 atm), titikleleh (atau titik beku) normal B (0°C;1 atm); titik didih normal C (100°C; 1atm), dan titik kritis D (374,4°C; 217,7atm).

Beberapa istilah fasa transisi:Penguapan: H2O( ) → H2O(g)

Pengembunan: H2O(g) → H2O( )

Peleburan: H2O(s) → H2O( )

Pembekuan: H2O( ) → H2O(s)

Sublimasi: H2O(s) →H2O(g)

Deposisi: H2O(g) → H2O(s)

Terminology for transition fase:Evaporation: H2O( ) → H2O(g)

Condensation: H2O(g) → H2O( )

Melt: H2O(s) → H2O( )

Freeze: H2O( ) → H2O(s)

Sublimation: H2O(s) →H2O(g)

Deposition: H2O(g) → H2O(s)

NoteCatatan

Cair

Padat

Gas

0

0,006 atm

1 atm

218 atm

0,0098 100 374

A

BC

D

Suhu (°C)

Teka

nan

(atm

)

Sumber: Chemistry: The Central Science, 2000


Titik tripel CO2 berada pada –56,4°C dan 5,11 atm. Oleh sebab itu,CO2 padat (dry ice) akan menyublim jika dipanaskan di bawah tekanan5,11 atm. Di atas 5,11 atm, dry ice akan mencair jika dipanaskan. Padasuhu kamar dan tekanan udara normal dry ice menyublim sehingga sifatini sering dimanfaatkan untuk pertunjukan panggung terbuka, agar dipanggung tampak seperti berkabut. Dengan sedikit pemanasan, dry icelangsung menguap seperti asap.

2. Diagram Fasa dan Sifat KoligatifDiagram fasa dapat digunakan untuk menyatakan sifat koligatif

larutan, seperti kenaikan titik didih, penurunan titik beku, danpenurunan tekanan uap. Jika ke dalam air ditambahkan zat nonvolatil,larutan yang terbentuk akan memiliki titik didih lebih tinggi dibandingkanpelarut murninya. Adapun titik beku larutan akan lebih rendahdibandingkan titik beku pelarut murninya.

Perhatikanlah diagram fasa pada Gambar 1.6. Pada tekanan normal(1 atm), pelarut murni air memiliki titik beku 0°C (titik C), titik didih100°C (titik B), dan tekanan uap (kurva A – B) yang bergantung padasuhu. Adanya zat terlarut nonvolatil mengakibatkan pergeseran posisikesetimbangan diagram fasa cair-gas.

Gambar 1.5Diagram fasa karbon dioksida

Titik tripel X (–56,4°C; 5,11 atm), titiksublimasi Y (–78,5°C; 1 atm), dan titik

kritis Z (31,1°C; 73,0 atm).

Gambar 1.6Diagram fasa larutan dalam pelarut

air

Titik beku larutan lebih rendah dari titik beku pelarutnya (titik C'),titik didih larutan lebih tinggi dibandingkan titik didih pelarutnya (titikB'), dan tekanan uap turun, ditunjukkan oleh kurva (A' – B'). Demikianpula titik tripel larutan lebih rendah dari titik tripel air murni.

Padat

Cair

Gas

BC

A'

A

C' B'

ΔTb ΔTd

{ {

1 atm

0°C 100°C

–78,5 –56,4 31,1

1 atm

5.11 atm

73 atm

CO2(s)CO2( )

CO2(g)

Suhu (°C)

Teka

nan

Z

X

Y



1. Apa yang akan terjadi jika air dimasukkan ke dalamruang vakum, kemudian suhunya diturunkan sampaidi bawah titik tripel?

2. Pada tekanan berapakah titik didih pelarut murni (air)sama dengan titik didih larutannya? Jelaskan.

Tes Kompetensi Subbab D

(a) tekanan normal (1 atm); (b) lebih tinggi dari 1atm; atau (c) lebih rendah dari 1 atm.

3. Mengapa garis kesetimbangan padat-cair pada diagramfasa CO2 tidak miring ke kiri, melainkan ke kanan?


Nilai ΔTb dan ΔTd ditunjukkan oleh selisih pergeseran kesetim-bangan antara pelarut murni dan larutannya, yaitu: ΔTb = C – C' danΔTd = B' – B. Penurunan tekanan uap larutan ditunjukkan oleh selisihgaris AB – A'B'.

E. Tekanan Osmotik LarutanOsmosis adalah proses perpindahan larutan yang memiliki konsentrasi

rendah melalui membran semipermeabel menuju larutan yang memilikikonsentrasi lebih tinggi hingga tercapai kesetimbangan konsentrasi. Pada prosesosmosis, molekul-molekul pelarut bermigrasi dari larutan encer ke larutanyang lebih pekat hingga dicapai keadaan kesetimbangan konsentrasi diantara kedua medium itu (lihat Gambar 1.7).

Tekanan yang diterapkan untuk menghentikan proses osmosis darilarutan encer atau pelarut murni ke dalam larutan yang lebih pekatdinamakan tekanan osmotik larutan, dilambangkan dengan π. Tekananosmotik larutan berbanding lurus dengan konsentrasi molar zat. Dalambentuk persamaan dapat ditulis sebagai berikut.

π ≈ M atau π = k M

k adalah tetapan kesetaraan yang bergantung pada suhu. Untuklarutan encer harga k sama dengan RT, di mana R tetapan gas dan Tadalah suhu mutlak.

Oleh karena kemolaran memiliki satuan mol per liter larutan makatekanan osmotik larutan dapat dinyatakan sebagai berikut.

π = M RT atau π =⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠V

nRT

Keterangan:π = Tekanan osmotikM = Molaritas larutanR = Tetapan gas (0,082 L atm mol–1K–1)T = Suhu (K)

Menentukan Tekanan Osmotik LarutanBerapakah tekanan osmotik larutan yang dibuat dari 18 g glukosa yang dilarutkan kedalam air hingga volume larutan 250 mL? Diketahui suhu larutan 27°C dan R= 0,082 L atm mol–1 K–1.

Contoh 1.9

Larutanpekat

Membransemipermeabel

LarutanEncer

Gambar 1.7Proses osmosis


Membran semipermeabel adalahsejenis plastik berpori yang hanyadapat dilalui oleh molekul-molekulkecil seperti air.

Semipermeable membrane is a kindof pored plastic, which only couldpassed by small molecules such aswater.

NoteCatatan


1. Aplikasi Tekanan OsmotikJika dua buah larutan yang dipisahkan oleh membran semipermeabel

memiliki tekanan osmotik sama, kedua larutan tersebut isotonik satudengan yang lainnya. Jika salah satu larutan memiliki tekanan osmotiklebih besar dari larutan yang lain, larutan tersebut dinamakan hipertonik.Jika larutan memiliki tekanan osmotik lebih kecil daripada larutan yanglain, larutan tersebut dinamakan hipotonik.

Tekanan osmosik memainkan peranan penting dalam sistem hidup.Misalnya, dinding sel darah merah berfungsi sebagai membransemipermeabel terhadap pelarut sel darah merah. Penempatan sel darahmerah dalam larutan yang hipertonik relatif terhadap cairan dalam selmenyebabkan cairan sel keluar sehingga mengakibatkan sel mengerut.Proses pengerutan sel seperti ini disebut krenasi.

Penempatan sel darah dalam larutan yang hipotonik relatif terhadapcairan dalam sel menyebabkan cairan masuk ke dalam sel sehingga seldarah merah akan pecah. Proses ini dinamakan hemolisis.

Seseorang yang membutuhkan pengganti cairan tubuh, baik melaluiinfus maupun meminum cairan pengganti ion tubuh harus memperhatikankonsentrasi cairan infus atau minuman. Konsentrasi cairan infus atau

Jawab:

Jumlah mol C6H12O6 = -118 g = 0,1 mol

180 g mol

Tekanan osmotik larutan: = ⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

n R TV

π

π = 0,1mol0,25L

× 0,082 L atm mol–1 K–1 × 300 K = 9,84 atmJadi, tekanan osmotik larutan sebesar 9,84 atm.

Dengan diketahuinya tekanan osmotik suatu larutan maka massamolekul relatif dari zat terlarut dapat ditentukan. Hal ini dilakukandengan cara menata ulang persamaan tekanan osmotik menjadi:

R.Tmassa zat terlarut (g)

Mr (atm)V(L)

Menentukan Massa Molekul Relatif dari Tekanan OsmotikSebanyak 0,01 g protein dilarutkan ke dalam air hingga volume larutan 25 mL. Jikatekanan osmotik larutan sebesar 1,25 mmHg pada 25°C. Hitunglah Mr protein.Jawab:Ubah besaran ke dalam satuan SI.

π × 1 atm=1,25 mmHg760 mmHg = 0,00164 atm

Mr protein = ( )( )0,01g

0,00164 atm 0,025L (0,082 L atm mol–1 K–1)(298K)

= 5.960 g mol–1

Jadi, massa molekul relatif protein adalah 5.960.

Contoh 1.10

Kata Kunci• Hipotonik• Hipertonik• Isotonik• Hemolisis• Krenasi


2. Osmosis BalikProses osmosis suatu larutan dapat dihentikan. Proses osmosis juga

bahkan dapat dibalikkan arahnya dengan menerapkan tekanan yang lebihbesar dari tekanan osmosis larutan. Proses ini dinamakan osmosis balik.

Osmosis balik berguna dalam desalinasi (penghilangan garam) air lautuntuk memperoleh air tawar dan garam dapur, seperti dapat dilihat padaGambar 1.8.

minuman harus isotonik dengan cairan dalam tubuh untuk mencegahterjadi krenasi atau hemolisis.

Contoh osmosis yang lain di antaranya sebagai berikut.a. Ketimun yang ditempatkan dalam larutan garam akan kehilangan

airnya akibat osmosis sehingga terjadi pengerutan;b. Wortel menjadi lunak akibat kehilangan air karena menguap. Ini

dapat dikembalikan dengan merendam wortel dalam air. Wortel akantampak segar karena menyerap kembali air yang hilang.

Gambar 1.8(a) Alat desalinasi air laut melalui

osmosis balik.(b) Alat desalinasi tersusun atas

silinder-silinder yang dinamakanpermeator, yang mengandungjutaan serat berongga kecil.

(c) Dengan adanya tekanan, air lautmasuk ke dalam permeator danmasuk ke dalam serat beronggasehingga ion-ion garam dapatdipisahkan dari air laut.

Serat berongga darimembransemipermeabel

Molekul air Partikel zat terlarutAir murni ke tangki penampung

Serat

(a)(b)

(c)


Apa yang terjadi jika cairan infus hipertonik atau hipotonik? Berapa kadar NaCl dalaminfus agar isotonik dengan cairan dalam tubuh?

Kegiatan Inkuiri

Penerapan tekanan dari luar yang melebihi nilai π menyebabkan terjadinyaosmosis balik.

Pada proses desalinasi, molekul-molekul air keluar dari larutanmeninggalkan zat terlarut. Membran yang dapat digunakan untuk prosesosmosis balik adalah selulosa asetat. Membran ini dapat dilewati olehmolekul air, tetapi tidak dapat dilewati oleh ion-ion garam dari air laut.

Kata Kunci• Osmosis balik• Desalinasi

Apa keunggulan dan kelemahan dari pemurnian air melalui proses demineralisasi (airdalam botol kemasan), sand filtrasi (air isi ulang), dan reverse osmosis (osmosis balik)?

Kegiatan Inkuiri


F. Sifat Koligatif Larutan ElektrolitSifat-sifat koligatif larutan yang telah dibahas sebelumnya hanya

membahas larutan nonelektrolit yang tidak menguap di dalam larutannya.Bagaimana sifat koligatif larutan elektrolit? Berdasarkan hasil penyelidikanilmiah, diketahui bahwa larutan elektrolit memiliki sifat koligatif yangtidak sama dengan larutan nonelektrolit akibat jumlah mol ion-ion dalamlarutan meningkat sesuai derajat ionisasinya.

1. ΔΔΔΔΔTb dan ΔΔΔΔΔT

dLarutan Elektrolit

Berdasarkan hasil penelitian diketahui, bahwa untuk kemolalan yangsama, penurunan titik beku dan kenaikan titik didih larutan elektrolit lebihbesar dibandingkan larutan nonelektrolit. Mengapa? Jika gula pasir(nonelektrolit) dilarutkan ke dalam air, gula pasir akan terhidrasi ke dalambentuk molekul-molekulnya. Akibatnya, jika satu mol gula pasir dilarutkandalam air, akan dihasilkan satu mol molekul gula pasir di dalam larutan itu.

C12H22O11(s) ⎯⎯→ C12H22O11(aq)Jika garam dapur (elektrolit) dilarutkan dalam air, garam tersebut

akan terionisasi membentuk ion Na+ dan Cl–.NaCl(s) ⎯⎯→ Na+(aq) + Cl–(aq)

Jika satu mol garam dapur dilarutkan, akan terbentuk satu mol ionNa+ dan satu mol ion Cl– atau terbentuk dua mol ion. Sifat koligatif larutanhanya bergantung pada banyaknya zat terlarut sehingga sifat koligatif larutanelektrolit selalu lebih tinggi dibandingkan dengan larutan nonelektrolit.

Menentukan Tekanan Luar pada Proses Osmosis BalikAir gula (C12H22O11) memiliki konsentrasi 0,5 M. Berapakah tekanan minimum yangharus diterapkan pada air gula 0,5 M untuk memisahkan gula dari pelarutnya secaraosmosis balik pada 25°C?Jawab:Tekanan minimum adalah tekanan luar yang setara dengan tekanan osmotik larutan.π = (0,5 mol L–1)(0,082 L atm mol–1 K–1)(298K)

= 4,018 atmJadi, tekanan luar yang diperlukan agar terjadi osmosis balik harus lebih besar dari 4,018atm. (jika tekanan luar sama dengan π, tidak terjadi osmosis balik, tetapi hanya sampaimenghentikan tekanan osmotik larutan).

1. Berapakah tekanan osmotik larutan protein (Mr=90.000) yang dibuat dari 3 g protein dalam 750 mLlarutan pada 30°C?

2. Berapa mol glukosa dalam 500 mL larutan yangmemiliki tekanan osmotik 3,75 atm pada 300K?

Tes Kompetensi Subbab E

3. Sebanyak 5 g hemoglobin dilarutkan dalam air hinggavolume larutan 100 mL. Tekanan osmotik larutandiukur pada 25°C dan menunjukkan tekanan sebesar1,35 mmHg. Berapakah massa molekul relatifhemoglobin tersebut?


Contoh 1.11


Kata Kunci• Derajat ionisasi• Terionisasi sebagian• Terionisasi sempurna• Faktor van’t Hoff• Asosiasi ion

Mahir MenjawabAgar 10 kg air tidak membeku padasuhu –5°C, perlu ditambahkan garamNaCl. Jika diketahui Kb air = 1,86 danAr H = 1; O = 16; Na = 23; Cl = 35,5maka pernyataan berikut benar,kecuali ....A. diperlukan NaCl lebih dari 786 gB. larutan NaCl adalah elektrolit

kuatC. bentuk molekul air tetrahedralD. NaCl dapat terionisasi sempurnaE. dalam air terdapat ikatan

hidrogenPembahasanPada reaksi di atas, NaCl adalahelektrolit yang mengalami ionisasisempurna. Ikatan kimia pada airadalah ikatan hidrogen denganbentuk molekul “V”.

Δ = × × ×��

�

�

( ){ }= × × × + −��

��

massa NaCl = 786 gJadi, pernyataan yang salah adalah (C)bentuk molekul air tetrahedral.

SPMB 2004

Satu molal gula pasir dapat meningkatkan titik didih hingga 1,86°C.Adapun satu molal larutan garam dapur dapat meningkatkan titik didihmenjadi dua kali lipat atau setara dengan 3,72°C.

Kenaikan titik didih larutan MgCl2 1 m menjadi tiga kali lebih tinggidibandingkan larutan gula pasir sebab dalam larutan MgCl2 terbentuk tigamol ion, yaitu satu mol ion Mg2+ dan dua mol ion Cl–. Persamaan ionnya:

MgCl2(aq) ⎯⎯→ Mg2+(aq) + 2Cl–(aq)Untuk larutan elektrolit lemah, seperti CH3COOH dan HF, penurunan

titik beku dan kenaikan titik didih berkisar di antara larutan elektrolitdan larutan nonelektrolit sebab larutan elektrolit lemah terionisasi sebagian.

Hubungan antara jumlah mol zat terlarut dan jumlah mol ionnya didalam larutan telah dipelajari oleh van’t Hoff, yang dinamakan faktorvan’t Hoff, dan dilambangkan dengan i.

Jumlah mol ion dalam larutan=Jumlah mol zat yang dilarutkan

i

Nilai i untuk larutan garam ditentukan berdasarkan jumlah ion-ionper satuan rumus. Misalnya, NaCl memiliki nilai i = 2; K2SO4 memilikinilai i = 3; dan seterusnya. Nilai tersebut didasarkan pada asumsi bahwagaram-garam yang larut terionisasi sempurna.

Bandingkan titik didih larutan yang mengandung jumlah molal sama antara larutanC12H22O11(nonelektrolit), NaCl (elektrolit), AlCl3 (elektrolit), dan kafein (nonelektrolit).

Kegiatan Inkuiri

Menghitung Sifat Koligatif Larutan ElektrolitBerapakah penurunan titik beku larutan berikut dalam pelarut air?Diketahui Kbair = 1,86°C m–1.a. Larutan glukosa 0,1 mb. Larutan NaCl 0,1 mJawab:a. Oleh karena glukosa adalah zat nonelektrolit maka jumlah molekul glukosa dalam

larutan glukosa 0,1 m sama dengan 0,1 m.C6H12O6(s) ⎯⎯→ C6H12O6(aq) 0,1 m 0,1 m

Penurunan titik beku larutannya:ΔTb = i × m × Kb

= 1 × 0,1 m × 1,86 oC m–1

= 0,186°C(b) Oleh karena NaCl adalah zat elektrolit maka dalam larutan NaCl 0,1 m akan terdapat

0,2 m ion-ionnya:NaCl(s) ⎯⎯→ Na+(aq) + Cl–(aq)

0,1 m 0,1 m 0,1 mPenurunan titik beku larutannya:ΔTb = 2 × 0,1 m × 1,86°C m–1

= 0,372°C

Contoh 1.12


Sifat koligatif larutan elektrolit dapat dipakai untuk menentukanderajat ionisasi asam atau basa lemah di dalam larutan. Perhatikanlahcontoh soal berikut.

Anggapan bahwa garam-garam yang terionisasi sempurna akanmembentuk ion-ion dengan jumlah yang sama dengan koefisien reaksinya,ternyata tidak selalu benar. Ion-ion dalam larutan dapat berantaraksi satusama lain, seolah-olah tidak terionisasi.

Semakin besar konsentrasi garam yang dilarutkan, semakin besar peluangion-ion untuk berasosiasi kembali sehingga penyimpangan dari faktor van’tHoff di atas semakin tinggi. Berdasarkan data penelitian, diketahui bahwapenurunan titik beku larutan NaCl 0,1 m sama dengan 1,87 kali dibandingkandengan larutan glukosa. Menurut perhitungan seharusnya dua kali lebihbesar dari larutan gula.

Penyimpangan tersebut terjadi akibat adanya asosiasi ion-ion di dalamlarutan, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.9. Nilai penyimpanganbeberapa garam ditunjukkan pada Tabel 1.4.

+

+

++

+

+

+

+

+

–

–

– –

–––

–

Pasangan ion

Gambar 1.9Asosiasi ion-ion dalam larutan

garam

NaClMgCl2MgSO4

FeCl3

HClGlukosa*

Larutan Hitungan Hasil Pengamatan

232421

1,92,71,33,41,91,0

*) larutan nonelektrolit sebagai pembanding

Tabel 1.4 Nilai Penyimpangan Faktor van’t Hoff Beberapa Garam denganKonsentrasi 0,05 m

Menentukan Tekanan Osmotik Larutan ElektrolitAir laut mengandung 0,5 M NaCl. Hitunglah tekanan osmotik pada 25°C dan berapapersen fase penyimpangan dari faktor van’t Hoff. Diketahui faktor van’t Hoff untukNaCl = 1,9.Jawab:Oleh karena NaCl adalah larutan elektrolit, secara teoritis akan terdapat ion-ionsebanyak 2 kali konsentrasi garamnya.Perhitungan tekanan osmotik secara teoritis:π = (2) M RT =(2) (0,5 mol L–1) (0,082 L atm mol–1 K–1) (298 K)

= 24,436 atmPerhitungan tekanan osmotik secara eksperimen:π = (i) M R T = (1,9)(0,5 mol L–1)(0,082 L atm mol–1K–1)(298 K)

= 23,214 atmPersentase fase penyimpangan dari perhitungan teoritis adalah

− ×24,436 23,214 100% = 5%24,436

Contoh 1.13

Sumber: Chemistry (Zumdahl and Steven, S), 1989


Menghitung Persentase Fase Ionisasi Larutan Elektrolit LemahBerdasarkan hasil pengukuran diketahui bahwa titik beku larutan HF 1,0 m adalah –1,91°C. Berapa persen fase HF yang terionisasi?Jawab:Senyawa HF dalam larutan terionisasi sebagian membentuk kesetimbangan:HF(aq) H+(aq) + F–(aq)Misalkan, molekul HF yang terionisasi sebanyak x mol kg–1 maka:[H+] = x m; [F–] = x mSifat koligatif larutan tidak bergantung pada jenis zat terlarut(ion atau molekul), tetapihanya ditentukan oleh jumlah spesi yang ada di dalam larutan. Oleh karena itu, penurunantitik beku ditentukan oleh jumlah molal spesi yang ada dalam larutan atau faktor van’tHoff. Jumlah spesi yang ada dalam larutan adalah:(i) = (HF) + (H+) + (F–) = {(1,0 – x) + (x) + (x)} m = (1,0 + x) mJumlah spesi di atas menyatakan kemolalan. Jadi, kemolalan larutan adalah (1,0 + x) mDengan demikian,ΔTb = m Kb1,91°C = {(1,0 + x) m} (1,86°C m–1)atau x = 0,03 mPersentase fase HF yang terionisasi dihitung berdasarkan jumlah molal HF terionisasi dibagimula-mula:0,03m 100% = 3%1,0 m

×

Jadi, senyawa HF yang terionisasi sebanyak 3%.

Contoh 1.14

1. Bandingkan kenaikan titik didih larutan berikutdengan konsentrasi molal yang sama pada 25°C:(a) CO(NH2)2 0,5 m; dan (b) MgCl2 0,5 m.

2. Perkirakanlah titik didih larutan MgCl2 0,05 m.Diketahui nilai i = 2,7. Berapa persen fasepenyimpangannya dari hasil perhitungan?

Tes Kompetensi Subbab F

3. Berapakah penurunan titik beku larutan HClO2 0,1molal jika HClO2 di dalam larutan terionisasisebanyak 0,1%?

4. Pada pembuatan es krim, mengapa perluditambahkan garam?



Rangkuman1. Sifat koligatif larutan adalah sifat-sifat larutan yang tidak

bergantung pada jenis zat terlarut, tetapi bergantung padajumlah zat terlarut.

2. Zat-zat terlarut yang memengaruhi sifat koligatiflarutan adalah zat yang sukar atau tidak mudahmenguap (nonvolatil).

3. Sifat koligatif larutan menggunakan satuan molal danfraksi mol. Molalitas adalah jumlah mol zat terlarutdalam 1 kg pelarut. Fraksi mol adalah jumlah mol fraksisuatu zat di dalam suatu larutan.

4. Terdapat empat sifat fisika larutan yang tergolong sifatkoligatif larutan yaitu: penurunan tekanan uap,kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dantekanan osmotik.

5. Tekanan uap adalah tekanan yang ditimbulkan olehfasa uap suatu zat cair yang membentuk keadaankesetimbangan dengan cairannya. Nilai tekanan uaplarutan dinyatakan dengan Hukum Raoult.Plarutan = Xpelarut Po

pelarut6. Tekanan uap suatu larutan selalu lebih rendah dari

tekanan uap pelarut murninya. Selisih tekanan uappelarut murni dan tekanan uap larutan dinamakanPenurunan Tekanan Uap ( PTU) atau ΔP , yaitu:ΔP = Xterlarut P

opelarut

7. Titik didih larutan selalu lebih tinggi dibandingkantitik didih pelarut murninya. Besarnya kenaikan titikdidih (ΔTd) dinyatakan dengan rumus:ΔTd = Kd x m

8. Titik beku larutan selalu lebih rendah dari titik beku pelarutmurninya. Besarnya penurunan titik beku larutan adalahΔTb = Kb x m.

9. Diagram fasa adalah suatu cara untuk menyatakanperubahan wujud suatu zat secara diagramberdasarkan suhu (°C) dan tekanan (atm).

10. Osmosis adalah proses perpindahan pelarut dari larutanyang memiliki konsentrasi lebih rendah ke larutanyang konsentrasinya lebih tinggi melalui membransemipermeabel yang hanya dapat dilalui oleh molekul-molekul pelarut.

11. Tekanan osmotik adalah tekanan yang ditimbulkanoleh proses osmosis, akibat perbedaan konsentrasiantara dua larutan yang dipisahkan oleh membransemipermeabel.

12. Besarnya tekanan osmotik suatu larutan dinyatakandengan rumus:π = MRT

13. Tekanan osmotik suatu larutan dapat dibalikkandengan cara menerapkan tekanan dari luar yangnilainya lebih besar dari tekanan osmotik larutan.Prinsip osmosis balik digunakan untuk memperolehair murni dari air laut (desalinasi).

14. Sifat koligatif larutan elektrolit memiliki nilai lebihtinggi dari sifat koligatif larutan nonelektrolit untukjumlah mol yang sama.

15. Besarnya sifat koligatif larutan elektrolit merupakankelipatan dari sifat koligatif larutan nonelektrolitsebesar faktor van’t Hoff.


Apakah Anda merasa kesulitan dalam memahamimateri di Bab 1 ini? Bagian manakah dari materi Bab 1 iniyang tidak Anda kuasai? Jika Anda merasa kesulitan,diskusikan dengan teman atau guru Anda.

Dengan mempelajari bab ini, Anda dapatmemahami sifat koligatif larutan baik larutannonelektrolit maupun elektrolit. Kemudian, Anda jugadapat memahami hubungannya dengan perhitunganmassa molekul relatif suatu zat. Selain itu, Anda telahmengetahui perbedaan antara sifat koligatif larutannonelektrolit dan larutan elektrolit yang dapat

Refleksimemperdalam pemahaman Anda mengenai sifatkoligatif itu sendiri, sekaligus membantu Anda dalammengembangkan keterampilan berpikir analisis.

Pemahaman mengenai sifat koligatif dapatdiaplikasikan secara langsung pada beberapa hal dalamkehidupan sehari-hari. Misalnya, pemanfaatan garamuntuk menurunkan titik beku es atau salju danpenggunaan infus di rumah sakit.

Tahukah Anda manfaat lainnya dari mempelajarisifat koligatif larutan?

Larutannonelektrolit

Larutanelektrolit

Sifat KoligatifLarutan

Faktorvan’t Hoff (i)

dipengaruhioleh

Penurunan tekanan uapΔP = Xterlarut P°pelarut

Kenaikan titik didihΔTd = Kd m

Penurunan titik bekuΔTb = Kb m

Tekanan osmotikπ = M R T

terdiri atas

Peta Konsep

terdiri atas

menjadi dasar

Pemurnian air denganosmosis balik


Evaluasi Kompetensi Bab 1

A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.1. Fraksi mol metanol dalam larutan air mengandung 80%

metanol adalah ….A. 0,3 D. 0,69B. 0,5 E. 0,9C. 0,2

2. UMPTN 1998:Fraksi mol larutan metanol (CH3OH) dalam air adalah0,5. Konsentrasi metanol dalam larutan (dalam persenberat metanol) adalah ….A. 50% D. 75%B. 60% E. 80%C. 64%

3. Larutan etanol dalam air adalah 12% berat etanol,dengan massa jenis 0,98 g mL–1 pada 20°C. Kemolalanetanol dalam larutan adalah ….A. 0,05 m D. 2,96 mB. 0,12 m E. 12,00 mC. 2,55 m

4. Kemolalan larutan yang dibuat dari 0,1 mol NaOHdalam 500 g air adalah….A. 0,05 m D. 0,45 mB. 0,10 m E. 0,50 mC. 0,2 m

5. Sebanyak 11 g MgCl2 dilarutkan dalam 2 kg air,kemolalan larutan yang terbentuk adalah ….A. 0,05 m D. 0,40 mB. 0,10 m E. 0,50 mC. 0,25 m

6. Tekanan uap larutan adalah ….A. tekanan di atas larutanB. tekanan pelarut murni di permukaan larutanC. tekanan yang diberikan oleh komponen larutan

dalam fasa uapD. selisih tekanan uap pelarut murni dengan tekanan

zat terlarutE. selisih tekanan uap pelarut murni dengan tekanan

larutan7. Peristiwa berkurangnya tekanan uap larutan terjadi

akibat ….A. adanya zat terlarut yang mudah menguapB. adanya zat terlarut yang sukar menguapC. adanya komponen pelarut dalam fasa uapD. pelarut dan zat terlarut yang tidak bercampurE. penurunan gaya tarik antarmolekul

8. Besarnya penurunan tekanan uap larutan ….A. berbanding lurus dengan fraksi zat terlarutB. sama pada setiap temperaturC. sama untuk setiap pelarutD. bergantung pada jumlah pelarutE. bergantung pada jenis zat terlarut

9. Ebtanas 2000:Sebanyak X g C2H6O2 (Mr =62) dilarutkan ke dalam468 g air (Mr =18) sehingga tekanan uap jenuh larutanpada suhu 30°C = 28,62 mmHg. Jika pada suhu itutekanan uap air murni 31,8 mmHg, harga X adalah ….A. 358 g D. 90 gB. 270 g E. 18 gC. 179 g

10. Ebtanas 1999:Tekanan uap jenuh air pada 100°C adalah 760 mmHg.Jika18 g glukosa (Mr = 180) dilarutkan dalam 90 gramair (Mr =18), pada suhu tersebut tekanan uap larutanadalah ….A. 745,1 mmHg D. 754,1 mmHgB. 757,2 mmHg E. 772,5 mmHgC. 775,2 mmHg

11. Untuk menaikkan titik didih 250 mL air menjadi100,1°C pada tekanan 1 atm (Kd = 0,50) maka jumlahgula (Mr = 342) yang harus dilarutkan adalah ….A. 684 g D. 17,1 gB. 171 g E. 342 gC. 86 g

12. Zat nonvolatil berikut akan mempunyai tekanan uaplarutan paling rendah jika dilarutkan dalam pelarutbenzena(diketahui jumlah gram terlarut sama), yaitu ....A. C6H12O6 D. C8H10B. (CH3)2(OH)2 E. C6H6O2C. (NH2)2CO

13. Larutan yang mempunyai titik beku paling rendah(diketahui molalitas larutan sama = 0,10 molal) adalah ....A. C12H22O11 D. NiCl2B. CuSO4 E. NH4NO3C. C6H12O6

14. Zat-zat berikut akan memiliki kenaikan titik didihpaling tinggi jika dilarutkan dalam air dengan beratyang sama adalah....A. C12H22O11B. C6H12O6C. CS(NH3)2D. C2H6O2E. C6H5OH

15. Jika 30 g dari masing-masing zat berikut dilarutkandalam 1 kg air, zat yang akan memberikan larutandengan titik didih paling tinggi adalah...A. C2H5OH D. CH3OHB. C3H8O3 E. CH3OCH3C. C6H12O6

16. Titik beku suatu larutan nonelektrolit dalam air adalah–0,14°C. Molalitas larutan adalah ….


A. 1,86 mB. 1,00 mC. 0,15 mD. 0,14 mE. 0,075 m

17. Ebtanas 1998:Sebanyak 1,8 g zat nonelektrolit dilarutkan ke dalam200 g air. Jika penurunan titik beku larutan 0,93oC (Kbair = 1,86 oC m–1) maka massa molekul relatif zattersebut adalah ….A. 18 D. 21B. 19 E. 22C. 20

18. Titik beku larutan yang dibuat dengan melarutkan20,5 g suatu zat yang rumus empirisnya (C3H2)n dalam400 g benzena adalah 4,33oC. Titik beku benzenamurninya adalah 5,48°C. Rumus molekul senyawatersebut adalah ….A. C3H2B. C6H4C. C9H6D. C15H10E. C18H12

19. Sebanyak 0,45 g suatu zat dilarutkan dalam 30 g air.Titik beku air mengalami penurunan sebesar 0,15°C.Massa molekul zat tersebut adalah ….A. 100 D. 204B. 83,2 E. 50C. 186

20. Sebanyak 30 g zat nonelektrolit (Mr = 40) dilarutkandalam 900 g air, titik bekunya –1,55°C. Agar diperolehpenurunan titik beku setengah dari titik beku tersebut,zat tersebut harus ditambahkan ke dalam 1.200 g airsebanyak ....A. 10 g D. 45 gB. 15 g E. 0,05 gC. 20 g

21. Konsentrasi larutan suatu polipeptida (pembentukprotein) dalam air adalah 10–3 M pada suhu 25oC.Tekanan osmotik larutan ini adalah ….A. 0,0245 D. 24,5B. 0,760 E. 156C. 18,6

22. Ebtanas 2000:Pada suhu 27oC, sukrosa C12H22O11 (Mr = 342)sebanyak 17,1 g dilarutkan dalam air hingga volumenya500 mL, R = 0,082 L atm mol–1 K–1. Tekanan osmotiklarutan yang terjadi sebesar ….A. 0,39 atmB. 2,46 atmC. 3,90 atmD. 4,80 atmE. 30,0 atm

23. Suatu larutan diperoleh dengan melarutkan 6 g urea(Mr = 60) ke dalam satu liter air. Larutan lain diperolehdengan melarutkan 18 g glukosa (Mr= 180) dalamsatu liter air. Pada suhu yang sama, tekanan osmotiklarutan pertama ….

A.13

larutan kedua

B. 3 kali larutan kedua

C.23

larutan kedua

D. sama dengan kedua

E.32

larutan kedua

Untuk menjawab soal nomor 24 sampai dengan28, perhatikanlah diagram fasa berikut.

24. Menurut diagram fasa tersebut, yang merupakan daerahperubahan titik didih adalah ….A. A – B D. G – HB. B – C E. I – JC. D – E

25. Jika suhu dinaikkan dari titik K ke titik L pada tekanantetap 0,5 atm, proses yang terjadi adalah ….A. sublimasi D. peleburanB. pembekuan E. kondensasiC. penguapan

26. Jika suhu dinaikkan dari titik D ke titik N pada tekanantetap 1 atm, proses yang terjadi adalah ….A. sublimasiB. pembekuanC. penguapanD. peleburanE. kondensasi

27. Dari diagram fasa tersebut yang merupakan titik didihnormal air adalah....A. A D. DB. B E. FC. C

28. Perubahan daerah titik beku larutan pada diagram fasatersebut, yaitu antara ....A. A – B D. G – HB. B – C E. I – JC. D – E

1 atm

0,5 atmPadat

Gas

Cair

A C FND

K

B

E L

G H I J T°C


31. Sebanyak 20 g zat elektrolit biner (Mr= 100) dilarutkandalam 500 g air. Titik bekunya adalah –0,74 oC. Derajationisasi zat elektrolit ini adalah .…A. 90% D. 100%B. 50% E. 0%C. 75%

32. Tekanan osmotik tiga jenis larutan dengan molaritasyang sama, misalnya urea, asam propanoat, dan natriumklorida diukur pada suhu yang sama. Pernyataan yangbenar adalah .…A. tekanan osmotik urea paling besarB. tekanan osmotik asam propanoat lebih besar dari

natrium klorida.C. tekanan osmotik asam propanoat paling besar.D. tekanan osmotik asam propanoat lebih besar dari

urea.E. semua tekanan osmotik larutan sama.

33. Larutan 5,8% NaCl dalam air akan memiliki tekananosmotik sama dengan .…A. larutan sukrosa 5,8% dalam airB. larutan 5,8% glukosa dalam airC. larutan 0,2 molal sukrosaD. larutan 1 molal glukosaE. larutan 4 molal glukosa

29. Ebtanas 1997:Data percobaan penurunan titik beku:

Larutan Konsentrasi(molal) Titik Beku (°C)

0,10,20,10,20,1

–0,372–0,744–0,186–0,372–0,186

NaClNaClCO(NH2)2CO(NH2)2C6H12O6

B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. Umumnya, desinfektan yang dipasarkan adalah 3,0%

(berat) larutan H2O2 dalam air. Dengan asumsi bahwamassa jenis larutan adalah 1,0 g cm–3, hitunglahkemolalan dan fraksimol H2O2.

2. Suatu larutan dibuat dengan mencampurkan 50 mLtoluena (C6H5CH3, ρ =0,867 g cm–3) dan 125 mLbenzena (C6H6, ρ =0,874 g cm–3). Berapakah fraksimol dan kemolalan toluena?

3. Hitunglah tekanan uap larutan dan tekanan osmotiksuatu larutan 10% sukrosa pada suhu 25°C. Massa jenislarutan tersebut adalah 1,04 g mL–1, dan tekanan uapair murni pada suhu 25°C adalah 23,76 mmHg.

4. Hitunglah massa molekul suatu senyawa, jika 1,15 gramsenyawa tersebut dilarutkan dalam 75 gram benzenamemberikan kenaikan titik didih sebesar 0,275°C.

5. Hitunglah massa etilen glikol (C2H6O2) yang terdapatdalam 1.000 g air untuk menurunkan titik beku larutanhingga –10°C.

6. Tiroksin adalah salah satu jenis hormon yangmengontrol metabolisme tubuh dan dapat diisolasi darikelenjar tiroid. Larutan yang mengandung 1,138 gtiroksin dalam 25 g benzena memberikan tekananosmotik sebesar 1,24 atm pada 20°C. Jika massa jenisbenzena = 0,8787 g mL–1, hitunglah massa molekultiroksin.

7. Larutan 19 gram NaCl dalam 250 g air mempunyaiderajat ionisasi 0,83. Jika tekanan uap air pada suhutersebut adalah 20 mmHg, hitunglah tekanan uaplarutan tersebut.

8. Suatu asam HA 0,25 m dalam air membeku pada suhu–0,651. Berapakah derajat ionisasi asam tersebut?

Berdasarkan data tersebut dapat disimpulkan bahwapenurunan titik beku bergantung pada ….A. jenis zat terlarutB. konsentrasi molal larutanC. jenis pelarutD. jenis partikel zat terlarutE. jumlah partikel zat terlarut

30. Ebtanas 1999:Larutan NaCl 0,4 molal membeku pada –1,488°C. Jikaharga Kb = 1,86°C m–1, derajat ionisasi larutan elektrolittersebut adalah ….A. 0,02 D. 0,88B. 0,05 E. 1,00C. 0,50

Reaksi Redoksdan Elektrokimia

Apakah Anda sering menggunakan kalkulator untuk menghitung? Tidakhanya Anda, penjual sayuran di lingkungan tempat Anda tinggal juga seringmenggunakan kalkulator, bukan? Bagaimanakah kalkulator dapat bekerja?Sumber tenaga apakah yang bekerja pada kalkulator?

Anda tentu telah mempelajari prinsip-prinsip reaksi redoks di kelasX. Masih ingatkah Anda apa yang dimaksud dengan reaksi spontan? Reaksispontan terjadi karena adanya perbedaan kemampuan afinitas elektronantarpereaksi dalam baterai. Reaksi ini menyebabkan terjadinya aliranelektron. Aliran elektron inilah yang bertindak sebagai sumber tenagalistrik sehingga kalkulator dapat digunakan untuk menghitung.

Pada bab reaksi redoks dan elektrokimia, Anda akan mempelajarikembali dan memahami lebih dalam tentang reaksi redoks berdasarkanperubahan biloks. Reaksi redoks dapat menjelaskan mengenai proses yangterjadi dalam sel elektrokimia, sel elektrolisis, dan korosi. Bagaimanakahprinsip redoks dalam sel elektrokimia, sel elektrolisis, dan korosi? Andadapat mengetahuinya setelah mempelajari bab ini.

A. Penyetaraan ReaksiRedoks

B. Sel ElektrokimiaC. Sel ElektrolisisD. Korosi

danPengendaliannya

• menerapkan konsep reaksi oksidasi reduksi dalam sistem elektrokimiayang melibatkan energi listrik dan kegunaannya dalam mencegah korosidan dalam industri;

• menjelaskan reaksi oksidasi reduksi dalam sel elektrolisis.• menerapkan Hukum Faraday untuk elektrolisis larutan elektrolit.


menerapkan konsep reaksi oksidasi reduksi dan elektrokimia dalam teknologidan kehidupan sehari-hari.


27

Kalkulator bekerja karena terjadinya proses reaksi redoks.Sumber: www.mpbdp.org

Bab

2


A. Penyetaraan Reaksi RedoksPersamaan reaksi yang melibatkan redoks biasanya sukar untuk

disetarakan dengan cara biasa sebagaimana Anda pelajari di Kelas X,tetapi memerlukan metode khusus. Ada dua metode untuk menyetarakanreaksi redoks, yaitu metode perubahan biloks (P ) dan metode setengahreaksi. Metode PBO melibatkan perubahan biloks, sedangkan metodesetengah reaksi melibatkan pelepasan dan penerimaan elektron.

1. Metode PBOMetode ini didasarkan pada kekekalan muatan, yakni kenaikan biloks

atom teroksidasi harus sama dengan penurunan biloks atom tereduksi.Perhatikanlah persamaan reaksi berikut.

HNO3 + Cu2O ⎯ →⎯ Cu(NO3)2 + NO + H2O

Atom yang mengalami perubahan biloks dapat ditentukan melaluipemeriksaan setiap atom. Dari hasil ini diketahui bahwa atom N dan Cumengalami perubahan biloks.

+5 +1 +2 +2

HNO3 + Cu2O ⎯ →⎯ Cu(NO3)2 + NO + H2O

Berdasarkan prinsip kekekalan muatan, setiap atom yang mengalamiperubahan biloks harus disetarakan dengan cara mengubah koefisienreaksinya. Atom yang tidak mengalami perubahan biloks tidak perludisetarakan pada tahap penyetaraan biloks, tetapi disetarakan pada tahapakhir untuk memenuhi Hukum Kekekalan Massa.

Pada persamaan reaksi tersebut, biloks atom N berubah dari +5menjadi +2 (terjadi penurunan biloks sebesar 3 satuan). Pada atom Cu,terjadi perubahan biloks dari +1 menjadi +2 (terjadi kenaikan biloks).Oleh karena ada dua atom Cu, kenaikan total biloks Cu adalah 2 satuan.Perubahan biloks atom-atom pada reaksi tersebut dapat dinyatakan dalambentuk diagram berikut.

HNO3 + Cu2O ⎯ →⎯ 2Cu(NO3)2 + NO + H2O

–5 –3 –2

+2 +2 +4

Gambar 2.1Serbuk seng dimasukkan ke dalam

larutan HCl akan terjadi reaksiredoks yang spontan.

Zn + 2H+⎯ →⎯ Zn2+ + H2

Sumber: Chemistry: The Central Science,2000

1. Apa yang dimaksud dengan reaksi redoks? Jelaskan secara lengkapberdasarkan perkembangan konsepnya.

2. Apa yang dimaksud dengan perubahan biloks?3. Apa yang dimaksud dengan oksidator dan reduktor. Hubungkan dengan

perpindahan elektron yang terjadi.

Tes Kompetensi Awal

Apakah semua reaksi melibatkan perubahan bilangan oksidasi? Berikan contoh reaksinya.

Kegiatan Inkuiri

29Reaksi Redoks dan Elektrokimia

Oleh karena kenaikan biloks Cu harus sama dengan penurunan biloksN maka atom Cu harus dikalikan dengan faktor 3. Atom N dikalikandengan faktor 2 sehingga diperoleh:

HNO3 + Cu2O ⎯ →⎯ 2Cu(NO3)2 + NO + H2O

Persamaan reaksi menjadi:

2HNO3 + 3Cu2O ⎯ →⎯ 6Cu(NO3)2 + 2NO + H2O

Walaupun atom N yang mengalami perubahan biloks telahdisetarakan, tetapi ada atom N lain yang muncul sebagai ion NO3

– dalamsenyawa Cu(NO3)2. Untuk memenuhi kekekalan massa, kekurangan 12ion NO3

– disetarakan dengan menambahkan 12 molekul HNO3 padaruas kiri sehingga persamaan menjadi:

14HNO3 + 3Cu2O ⎯ →⎯ 6Cu(NO3)2 + 2NO + H2O

Atom N dan Cu sudah setara, tetapi molekul H2O belum setara.Untuk menyetarakannya, samakan atom H atau O pada kedua ruasdengan mengubah koefisien H2O. Persamaan reaksi menjadi:

14HNO3(aq) + 3Cu2O(s) ⎯ →⎯ 6Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 7H2O( )

Dengan demikian, reaksi-reaksi kimia yang melibatkan reaksi redoksdapat disetarakan.

Tahap-tahap untuk menyetarakan persamaan reaksi dengan cara PBOadalah sebagai berikut.

1. Tentukan biloks semua atom untuk mengetahui atom-atom manayang mengalami perubahan biloks.

2. Pasangkan oksidator dan produknya, reduktor dan produknyamenggunakan diagram seperti pada contoh.

3. Tambahkan koefisien pada pasangan tersebut jika terjadi perbedaanjumlah atom (seperti pada atom Cu).

4. Tentukan perubahan biloks, baik reduktor maupun oksidator. Nilaiperubahan ini merupakan faktor penyetara, yang dikalikan dengankoefesien reaksinya.

5. Setarakan atom-atom lain yang tidak mengalami reduksi dan oksidasiuntuk memenuhi Hukum Kekekalan Massa.

6. Periksalah apakah persamaan sudah setara, baik massa maupunmuatannya.

Gambar 2.2Amonium dikromat mengalamireaksi auto-redoks (disproporsionasi).(NH4)2Cr2O7 →N2 + 4H2O + Cr2O3


–3 × (–2)

+2 × (3)

Kata Kunci• Perubahan biloks (PBO)• Metode setengah reaksi• Hukum Kekekalan Muatan• Hukum Kekekalan Massa• Oksidator• Reduktor

Penyetaraan Reaksi Redoks dengan Metode PBOLogam seng bereaksi dengan asam nitrat menurut reaksi berikut.

Zn(s) + 2HNO3(aq) ⎯ →⎯ Zn(NO3)2(aq) + H2 (g)Setarakan persamaan tersebut dengan metode PBO.

Contoh 2.1


Jawab:Tahap 1Menentukan atom yang mengalami perubahan biloks. Pada reaksi ini atom Zn dan N

0 +5 +2 –3Zn + HNO3 ⎯ →⎯ Zn(NO3)2 + NH4NO3

Tahap 2–3Menentukan pasangan oksidator dan reduktor serta menyetarakan jumlah atomnya.

Zn + HNO3 ⎯ →⎯ Zn(NO3)2 + NH4NO3

Tahap 4Menentukan nilai perubahan biloks dan menyetarakannya.

Zn + HNO3 ⎯ →⎯ Zn(NO3)2 + NH4NO3

Hasil penyetaraan muatan adalah

4Zn + HNO3 ⎯ →⎯ 4Zn(NO3)2 + NH4NO3

Tahap 5Setarakan atom-atom yang lain dengan cara memeriksa jumlah atom-atomnya.Atom N: ada 10 atom N di ruas kanan, tambahkan 9 HNO3 di ruas kiri agar atom Nsama dengan ruas kanan.

4Zn + 10HNO3 ⎯ →⎯ 4Zn(NO3)2 + NH4NO3Atom O: ada 30 atom O di ruas kiri dan 27 atom O di ruas kanan, tambahkan 3 H2Odi ruas kanan sehingga jumlah atom O sama.

4Zn + 10HNO3 ⎯ →⎯ 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2OAtom H juga harus disetarakan dengan cara memeriksanya di kedua ruas.Persamaan reaksi yang sudah setara dan lengkap dengan fasanya adalah sebagai berikut.

4Zn(s) + 10HNO3(aq) ⎯ →⎯ 4Zn(NO3)2 (aq) + NH4NO3(aq) + 3H2O( )Tahap 6Periksalah apakah persamaan di atas sudah memenuhi kekekalan massa dan muatan.

–8 × (–1)

+2 × (4)

2. Metode Setengah ReaksiPenyetaraan persamaan redoks dengan metode setengah reaksi

didasarkan pada transfer elektron. Untuk mengetahui jumlah elektronyang ditransfer dilakukan pemisahan persamaan ke dalam dua setengahreaksi. Masing-masing setengah reaksi disetarakan, kemudiandigabungkan kembali untuk memperoleh persamaan reaksi redoks yangsetara, baik muatan maupun massanya.

a. Reaksi Redoks dalam Suasana AsamTinjau reaksi ion MnO4

– dan Fe2+ dalam suasana asam denganpersamaan kerangka sebagai berikut.

MnO4– + Fe2+ ⎯ →⎯ Mn2+ + Fe3+

Tahap-tahap penyetaraan dengan metode ini adalah sebagai berikut.1. Memisahkan persamaan kerangka ke dalam dua setengah reaksi.

Setengah reaksi oksidasi dan setengah reaksi reduksi.

+5 –3

0 +2

Mahir MenjawabJika KMnO4 bereaksi denganH2C2O4dalam suasana asam,sebagian hasilnya adalah MnSO4dan CO2. Dalam reaksi ini 1 molKMnO4 menerima ....A. 1 elektronB. 2 elektronC. 3 elektronD. 5 elektronE. 7 elektronPembahasanAda dua cara penyelesaian, yaitu:a. Metode setengah reaksi:

8H+ + MnO4– + 5e–⎯ →⎯

Mn2+ + 4H2O (suasana asam)elektron yang terlibat = 5e–

b. Metode bilangan oksidasi(biloks):

KMnO4⎯ →⎯ MnSO4 +7 +2

5e–

Jadi, dalam reaksi ini 1 mol KMnO4menerima 5 elektron. (D)

SPMB IPA 2006


MnO4– ⎯⎯→ Mn2+ (reaksi reduksi)

Fe2+ ⎯⎯→ Fe3+ (reaksi oksidasi)2. Menyetarakan jumlah atom-atomnya sesuai Hukum Kekekalan Massa.3. Menyetarakan muatan listrik (kekekalan muatan) dengan cara

menambahkan elektron pada ruas kiri (untuk reaksi reduksi) danruas kanan (untuk reaksi oksidasi).

4. Menggabungkan kedua setengah reaksi untuk menyetarakanpersamaan reaksi, baik muatan maupun massanya.

b. Penyetaraan Setengah Reaksi ReduksiPada setengah reaksi reduksi, atom Mn disetarakan dengan cara

menyamakan koefisien pereaksi dan produknya. Penyetaraan atom Odilakukan dengan menambahkan H2O pada ruas kanan.

MnO4– ⎯⎯→ Mn2+ + 4H2O

Kelebihan atom H di ruas kanan disetarakan dengan menambahkanasam (ion H+) pada ruas kiri (ingat suasana asam).

MnO4– + 8H+ ⎯⎯→ Mn2+ + 4H2O

Muatan listrik di ruas kiri ada +7 dan di ruas kanan ada +2. Untukmenyetarakannya, tambahkan lima elektron pada ruas kiri.

MnO4– + 8H+ + 5e– ⎯⎯→ Mn2+ + 4H2O (setengah reaksi reduksi)

Periksalah apakah persamaan sudah setara muatan dan massanya.

c. Penyetaraan Setengah Reaksi OksidasiSetengah-reaksi oksidasi untuk besi sudah setara ditinjau dari jumlah

atom, tetapi muatannya belum setara. Jadi, tambahkan satu elektron padaruas kanan persamaan.

Fe2+ ⎯⎯→ Fe3+ + e– (setengah reaksi oksidasi)Tahap akhir adalah menggabungkan kedua setengah reaksi untuk

menghilangkan elektron dalam kedua setengah reaksi sebab elektrontidak muncul dalam persamaan reaksi netral. Penghilangan elektron dapatdilakukan dengan perkalian silang jumlah elektronnya.

MnO4– + 8H+ + 5e– ⎯⎯→ Mn2+ + 4H2O (×1)

Fe2+ ⎯⎯→ Fe3+ + e– (×5)Persamaan akhir menjadi:

MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ ⎯⎯→ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O

Periksalah apakah muatan dan massanya sudah setara.

Gambar 2.3Reaksi oksidasi asam oksalat olehKMnO4 dalam suasana asam5C2O4

2– + 2MnO4– + 16H+

→10CO2 + 2Mn2+ + 8H2O

Sumber: Chemistry: The CentralScience,2000

Penyetaraan Persamaan Redoks dalamSuasana Asam dengan Metode Setengah Reaksi

Setarakan reaksi redoks berikut menggunakan metode setengah reaksi yangdiasumsikan terjadi dalam suasana asam.CH3OH + Cr2O7

2– ⎯⎯→ CH2O + Cr3+

Jawab:Tahap 1CH4O ⎯⎯→ CH2O (reaksi oksidasi)Cr2O7

2– ⎯⎯→ Cr3+ (reaksi reduksi)

Contoh 2.2


Tahap 2CH4O ⎯⎯→ CH2O + 2H+

Cr2O72– + 14H+ ⎯⎯→ 2Cr3+ + 7H2O

Tahap 3CH4O ⎯⎯→ CH2O + 2H+ + 2e–

Cr2O72– + 14H+ + 6e– ⎯⎯→ 2Cr3+ + 7H2O

Tahap 4CH4O ⎯⎯→ CH2O + 2H+ + 2e– (× 3)Cr2O7

2– + 14H+ + 6e– ⎯⎯→ 2Cr3+ + 7H2O (× 1)

3CH4O + Cr2O72– + 8H+ ⎯⎯→ 3CH2O + 2Cr3+ + 7H2O

Pemeriksaan muatan dan massa:

Dengan demikian, kekekalan muatan dan massa terpenuhi.

d. Reaksi Redoks dalam Suasana Basa atau NetralPenyetaraan reaksi di atas terjadi dalam suasana asam. Cirinya adalah

penambahan ion H+ ketika penyetaraan. Bagaimana menyetarakan reaksiredoks dalam suasana basa atau netral?

Penyetaraan setengah-reaksi dalam suasana basa atau netral dilakukandengan menambahkan basa (ion OH–), untuk menyetarakan atom O atauH. Tinjaulah reaksi berikut yang dilakukan dalam suasana basa.

MnO4– + SO3

2– ⎯⎯→ MnO2 + SO42–

Caranya sama seperti dalam suasana asam. Akan tetapi, setelah reaksidigabungkan, untuk menyetarakan atom O dan H ditambahkan OH–

pada kedua ruas persamaan.

MuatanAtom CAtom HAtom OAtom Cr

Evaluasi Ruas Kiri Ruas Kanan6+320102

6+320102

Penyetaraan Reaksi Redoksdalam Suasana Basa dengan Metode Setengah Reaksi

Setarakan reaksi berikut menggunakan metode setengah reaksi dalam suasana basa.Persamaan kerangkanya:MnO4

– + SO32– ⎯⎯→ MnO2 + SO4

2–

Jawab:Tahap 1MnO4

– ⎯⎯→ MnO2 (reaksi reduksi)SO3

2– ⎯⎯→ SO42– (reaksi oksidasi)

Tahap 2MnO4

– + 4H+ ⎯⎯→ MnO2 + 2H2OSO3

2– + H2O ⎯⎯→ SO42– + 2H+

Tahap 3MnO4

– + 4H+ + 3e– ⎯⎯→ MnO2 + 2H2OSO3

2– + H2O ⎯⎯→ SO42– + 2H+ + 2e–

Contoh 2.3

SekilasKimia

Reaksi Redoks dan KehidupanOlah raga, bekerja, dan belajar

merupakan kegiatan rutin yangAnda lakukan. Tahukah Andabagaimana tubuh kita dapatmelakukan semua aktivitastersebut? Berasal darimanakahenergi yang kita gunakan?

Ketika makanan diuraikan didalam sel tubuh, terjadipemindahan elektron yang berasaldari glukosa dan molekul makananlainnya. Di dalam mitokondria,elektron yang berpindah tersebutakan melalui suatu rangkaianreaksi yang dinamakan rantaitranspor elektron. Proses aliranelektron tersebut dinamakanrespirasi.

Di akhir rangkaian tersebut,oksigen mengoksidasi elementerakhir rantai transpor elektronsehingga terbentuk air. Ketika rantaitranspor elektron berlangsung,terjadi pelepasan energi yangdigunakan untuk mensintesismolekul bernama ATP (AdenosinTrifosfat), yaitu molekul pembawaenergi di dalam makhluk hidup.


Bandingkan kelebihan dan kelemahan antara metode PBO dan metode setengah reaksidalam menyetarakan persamaan reaksi redoks.

Kegiatan Inkuiri

MuatanAtom MnAtom SAtom OAtom H

Evaluasi Ruas Kiri Ruas Kanan823182

823182

Tahap 4MnO4

– + 4H+ + 3e– ⎯⎯→ MnO2 + 2H2O (× 2)SO3

2– + H2O ⎯⎯→ SO42– + 2H+ + 2e– (× 3)

2MnO4– + 2H+ + 3SO3

2– ⎯⎯→ 2MnO2 + H2O + 3SO42–

Pada persamaan di atas terdapat 2H+. Untuk menetralkannya tambahkan 2OH–

pada kedua ruas persamaan. Persamaan menjadi:2MnO4

– + (2H+ + 2OH–) + 3SO32– ⎯⎯→ 2MnO2 + H2O + 3SO4

2– + 2OH–

Penambahan OH– akan menetralkan H+ menjadi H2O. Oleh karena di ruas kananada H2O maka terjadi penghilangan H2O pada salah satu ruas sehingga persamaanmenjadi:2MnO4

– + H2O + 3SO32– ⎯⎯→ 2MnO2 + 3SO4

2– + 2OH–

Periksalah apakah muatan dan massanya sudah setara sesuai kaidah kekekalan.

Kata Kunci• Reaksi redoks dalam suasana

asam• Reaksi redoks dalam suasana

basa

B. Sel ElektrokimiaDalam reaksi redoks terjadi transfer elektron dari reduktor ke

oksidator. Pengetahuan adanya transfer elektron memberikan manfaatdalam upaya mengembangkan sumber energi listrik alternatif sebab aliranlistrik tiada lain adalah aliran elektron.

Bidang ilmu yang mempelajari energi listrik dalam reaksi kimia disebutelektrokimia. Perangkat atau instrumen untuk membangun energi listrik darireaksi kimia dinamakan sel elektrokimia.

Kerjakanlah di dalam buku latihan.1. Asam iodat, HIO3 dapat dibuat melalui reaksi iodin,

I2 dengan asam nitrat pekat. Persamaan kerangkanya:I2 + HNO3

⎯⎯→ HIO3 + NO2Setarakan persamaan reaksi tersebut dengan metodePBO.

2. Gas klor kali pertama dibuat oleh Scheele pada 1774melalui oksidasi asam klorida dengan mangan(IV)oksida. Persamaan reaksinya:NaCl(aq) + H2SO4(aq) + MnO2(s) ⎯⎯→

Na2SO4(aq) + MnCl2(aq) + H2O( ) + Cl2(g)Setarakan reaksi tersebut dengan metode PBO.

3. Setarakan reaksi redoks berikut dalam suasana asamdengan metode setengah reaksi.


a. Cr2O72– + Cl– ⎯⎯→ Cr3+ + Cl2(g)

b. Mn2+ + NaBiO3(s) ⎯⎯→ Bi3+ + MnO4–

c. H3AsO4(aq) + Zn(s) ⎯⎯→ AsH3(g) + Zn2+

d. Br–+MnO4– ⎯⎯→ Br2( ) + Mn2+

e. Cu(s) + HNO3(aq) ⎯⎯→ Cu2+(aq) + NO(g)4. Setarakan reaksi redoks berikut dalam suasana basa

menggunakan metode setengah-reaksi.a. Al(s) + MnO4

– ⎯⎯→ MnO2(s) + Al(OH)4–

b. Cl2(g) ⎯⎯→ Cl– + ClO–

c. NO2– + Al(s) ⎯⎯→ NH3(g) + AlO2

–

d. MnO4– + S2

– ⎯⎯→ MnS(s) + S(g)e. CN– + MnO4

– ⎯⎯→ CNO– + MnO2(s)f. Fe(OH)2(s)+ H2O2( ) ⎯⎯→ Fe(OH)3(s) +

H2O( )


Pada percobaan tersebut, reaksi tidak akan terjadi jika tidakada hubungan baik secara rangkaian luar maupun rangkaian

dalam. Jika hanya rangkaian luar yang dihubungkan, reaksiakan terjadi hanya sesaat dan seketika itu juga reaksiberhenti. Reaksi akan berjalan terus jika rangkaian dalam(jembatan garam) dihubungkan.

Jika kedua rangkaian dihubungkan, akan terjadi reaksiredoks di antara kedua setengah sel itu (lihat Gambar 2.5).Persamaan reaksi ionnya:

Zn(s) + Cu2+(aq) ⎯⎯→ Zn2+(aq) + Cu(s)Persamaan reaksi setengah selnya:Pada elektrode Zn: Zn(s) ⎯⎯→ Zn2+(aq) + 2e–

Pada elektrode Cu: Cu2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Cu(s)

Jembatangaram

VoltmeterElektrode

Zn

ElektrodeCu

NO3– Na+

NO3–NO3

–

Zn2+

NO3–

NO3–

Cu2+

Zn(s) →Zn2+(aq) + 2e– Cu2–(aq) + 2e– →Cu(s)

1. Sel VoltaDi Kelas X, Anda sudah belajar merancang-bangun sel volta sederhana

untuk memahami bahwa dalam reaksi redoks terjadi transfer elektron yangmenghasilkan energi listrik, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4. Olehkarena reaksi redoks dapat dipisahkan menjadi dua setengah reaksi, selvolta pun dapat dirancang menjadi dua tempat, yakni tempat untuk reaksioksidasi dan tempat untuk reaksi reduksi.

Kedua tempat tersebut dihubungkan melalui rangkaian luar (aliran muatanelektron) dan rangkaian dalam atau jembatan garam (aliran massa dari ion-ion).

Gambar 2.5Proses pembentukan energi listrik

dari reaksi redoks dalam sel volta.

Aktivitas Kimia 2.1

Prinsip Kerja Sel VoltaTujuanUntuk mengetahui potensial dan prinsip kerja dari sel volta.Alat1. Gelas kimia2. Gelas ukur3. Elektrode Zn4. Elektrode Cu5. VoltmeterBahan1. Zn(NO3)2 1 M2. Cu(NO3)2 1 MLangkah Kerja1. Pasang alat sel volta dalam setiap kelompok kerja Anda.2. Masukkan 200 mL larutan Zn(NO3)2 1 M dan logam seng (elektrode Zn) ke

dalam gelas kimia 1. Masukkan 200 mL larutan Cu(NO3)2 1 M dan logam tembaga(elektrode Cu) ke dalam gelas kimia 2.

3. Hubungkan logam Zn ke kutub negatif dan logam Cu ke kutub positif darivoltmeter (rangkaian luar).

4. Hubungkan kedua larutan dalam gelas kimia dengan jembatan garam(rangkaian dalam).

Pertanyaan1. Berapakah potensial sel yang terukur dari percobaan tersebut?2. Tuliskan reaksi kimia yang terjadi pada setiap setengah-reaksi sel.3. Mengapa terjadi beda potensial antara elektrode Zn dan Cu?4. Simpulkan hasil pengamatan percobaan yang kelompok Anda lakukan.

Kemudian, buatlah laporannya.

Rangkaian luar

Voltmeter

Rangkaiandalam

Gambar 2.4Sel volta sederhana

Sumber: Sougou Kagashi


Logam Zn akan teroksidasi membentuk ion Zn2+ dan melepaskan 2elektron. Kedua elektron ini akan mengalir melewati voltmeter menujuelektrode Cu. Kelebihan elektron pada elektrode Cu akan diterima olehion Cu2+ yang disediakan oleh larutan Cu(NO3)2 sehingga terjadi reduksiion Cu2+ menjadi Cu(s).

Ketika reaksi berlangsung, dalam larutan Zn(NO3)2 akan kelebihanion Zn2+ (hasil oksidasi). Demikian juga dalam larutan CuSO4 akankelebihan ion NO3

– sebab ion pasangannya (Cu2+) berubah menjadi logamCu yang terendapkan pada elektrode Cu.

Kelebihan ion Zn2+ akan dinetralkan oleh ion NO3– dari jembatan

garam, demikian juga kelebihan ion NO3– akan dinetralkan oleh ion

Na+ dari jembatan garam. Jadi, jembatan garam berfungsi menetralkankelebihan ion-ion hasil reaksi redoks.

Dengan demikian, tanpa jembatan garam reaksi berlangsung hanyasesaat sebab kelebihan ion-ion hasil reaksi redoks tidak ada yangmenetralkan dan akhirnya reaksi berhenti seketika. Dalam selelektrokimia, tempat terjadinya reaksi oksidasi (elektrode Zn) dinamakananode, sedangkan tempat terjadinya reaksi reduksi (elektrode Cu)dinamakan katode.

2. Notasi Sel ElektrokimiaReaksi redoks yang terjadi dalam sel elektrokimia dituliskan dengan

aturan tertentu. Misalnya, sel elektrokimia yang tersusun dari elektrodeZn dalam larutan ZnSO4 dan elektrode Cu dalam larutan CuSO4. Aturanpenulisan selnya sebagai berikut.

Zn(s) Zn2+(aq) Cu2+(aq) Cu(s)Reaksi pada anode dituliskan terlebih dahulu (sisi kiri) diikuti reaksi

pada katode (sisi kanan). Kedua sisi dipisahkan oleh dua buah garis yangmenyatakan rangkaian dalam dan rangkaian luar.

Zn(s) Zn2+(aq) Cu2+(a ) Cu(s) Anode Rangkaian Katode

Terminal sel atau elektrode dituliskan di ujung-ujung notasi sel, garistunggal antara elektrode dan larutan menyatakan batas fasa (padat dancair). Misalnya, untuk anode:

Zn(s) Zn2+(aq)Terminal Batas fasa Larutan

Di dalam baterai komersial, apakah ada jembatan garam? Apa yang menjadi jembatangaramnya?

Kegiatan Inkuiri

Jembatan garam dapat dibuat dari:a. Pipa U yang berisi larutan NaNO3

atau KNO3 berupa gel.b. Sumbu kompor yang dibasahi

terus-menerus dengan larutanNaNO3 selama percobaan(ditetesi NaNO3 secara kontinu).

Salt bridge could be established by:a. U pipe which contains the

solution of NaNO3 or KNO3 gel.b. Stove s wick which is soaked with

NaNO3 solution constantly aslong as experiment (which isdroped by NaNO3 continously)

NoteCatatan

Penulisan Reaksi dari Notasi Sel1. Tuliskan reaksi sel untuk sel volta berikut.

Fe(s) Fe2+(aq) Sn2+(aq) Sn(s)2. Tuliskan notasi sel untuk reaksi berikut.

Zn(s) + Cd2+(aq) ⎯⎯→ Zn2+(aq) + Cd(s)

Contoh 2.4

Kata Kunci• Sel elektrokimia• Rangkaian luar• Rangkaian dalam (Jembatan

garam)• Elektrode (terminal sel)


Jika dalam reaksi sel elektrokimia melibatkan fasa gas dengan logammulia sebagai elektrodenya, aturan penulisan notasi sel volta sebagai berikut.a. Jika pada anode terjadi reaksi oksidasi yang melibatkan gas dengan

platina sebagai elektrode: H2(g) 2H+ + 2e– maka notasi untukelektrode hidrogen dapat ditulis sebagai berikut.

Pt H2(g) H+(aq)b. Jika pada katode terjadi reaksi reduksi yang melibatkan gas dengan

platina sebagai elektrode: 2H+(aq) + 2e– ⎯⎯→ H2(g) maka notasiuntuk elektrode hidrogen dapat ditulis sebagai berikut.

H+(aq) H2(g) PtTanda baca koma dapat juga dipakai sebagai notasi untuk memisahkan

ion-ion yang terdapat dalam larutan yang sama atau memiliki fasa yangsama dengan elektrode logam mulia seperti Pt.Reaksi setengah sel: Fe3+(aq) + e– Fe2+(aq)Notasi setengah sel: Fe3+(aq), Fe2+(aq) Pt

Jawab:1. Reaksi setengah selnya sebagai berikut.

Anode: Fe(s) ⎯⎯→ Fe2+(aq) + 2e–

Katode: Sn2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Sn(s)Reaksi sel volta keseluruhan sebagai berikut.Fe(s) + Sn2+(aq) ⎯⎯→ Fe2+(aq) + Sn(s)

2. Reaksi setengah selnya sebagai berikut.Anode: Zn(s) ⎯⎯→ Zn2+(aq) + 2e–

Katode: Cd2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Cd(s)Penulisan notasi selnya sebagai berikut.Zn(s) Zn2+(aq) Cd2+(aq) Cd(s)

Penulisan Reaksi dari Notasi Sel(a) Tuliskan reaksi yang terjadi pada sel volta dengan notasi sel seperti berikut.

Zn(s) Zn2+(aq) Sn4+(aq), Sn2+(aq) Pt(b) Tuliskan notasi sel untuk reaksi berikut.

Ni(s) + 2H+(aq) ⎯⎯→ Ni2+(aq) + H2(g)Jawab:(a) Setengah-reaksi selnya sebagai berikut.

Anode: Zn(s) ⎯⎯→ Zn2+(aq) + 2e–

Katode: Sn4+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Sn2+(aq)Reaksi sel volta keseluruhan sebagai berikut.Zn(s) + Sn4+(aq) ⎯⎯→ Zn2+(aq) + Sn2+(aq)

(b) Setengah-reaksi selnya sebagai berikut.Anode: Ni(s) ⎯⎯→ Ni2+(aq) + 2e–

Katode: 2H+(aq) + 2e– ⎯⎯→ H2(g)Penulisan notasi selnya sebagai berikut.Ni(s) Ni2+(aq) H+(aq) H2(g) Pt

Contoh 2.5


3. Potensial Elektrode dan GGL SelDalam sel elektrokimia, untuk mendorong elektron mengalir melalui

rangkaian luar dan menggerakkan ion-ion di dalam larutan menujuelektrode diperlukan suatu usaha. Usaha atau kerja yang diperlukan inidinamakan aya erak istrik, disingkat GGL.

a. Makna GGL SelKerja yang diperlukan untuk menggerakkan muatan listrik (GGL)

di dalam sel bergantung pada perbedaan potensial di antara keduaelektrode. Beda potensial ini disebabkan adanya perbedaan kereaktifanlogam di antara kedua elektrode. Nilai GGL sel merupakan gabungandari potensial anode (potensial oksidasi) dan potensial katode (potensialreduksi). Dalam bentuk persamaan ditulis sebagai berikut.

GGL (Esel) = potensial reduksi + potensial oksidasi

Potensial reduksi adalah ukuran kemampuan suatu oksidator (zatpengoksidasi = zat tereduksi) untuk menangkap elektron dalam setengahreaksi reduksi. Potensial oksidasi kebalikan dari potensial reduksi dalamreaksi sel elektrokimia yang sama.

Potensial oksidasi = –Potensial reduksi

Tinjaulah setengah reaksi sel pada elektrode Zn dalam larutan ZnSO4.Reaksi setengah selnya sebagai berikut.

Zn(s) ⎯⎯→ Zn2+(aq) + 2e–

Jika –EZn adalah potensial elektrode untuk setengah reaksi oksidasi,+EZn adalah potensial untuk setengah sel reduksinya:

Potensial oksidasi: Zn(s) ⎯⎯→ Zn2+(aq) + 2e– EZn = –EZn VPotensial reduksi: Zn2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Zn(s) EZn = EZn V

Sel elektrokimia yang terdiri atas elektrode Zn dan Cu dengan reaksisetengah sel masing-masing:

Cu2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Cu(s) ECu = ECu VZn2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Zn(s) EZn = EZn V

Nilai GGL sel elektrokimia tersebut adalahEsel = ECu + (–EZn) = ECu – EZn

Dengan demikian, nilai GGL sel sama dengan perbedaan potensialkedua elektrode. Oleh karena reaksi reduksi terjadi pada katode danreaksi oksidasi terjadi pada anode maka nilai GGL sel dapat dinyatakansebagai perbedaan potensial berikut.

Esel = EReduksi – EOksidasi atau Esel = EKatode – EAnode

Nilai potensial elektrode tidak bergantung pada jumlah zat yangterlibat dalam reaksi. Berapapun jumlah mol zat yang direaksikan, nilaipotensial selnya tetap. Contoh:Cu2+(a ) + 2e– ⎯⎯→ Cu(s) ECu = ECu V2Cu2+(a ) + 4e– ⎯⎯→ 2Cu(s) ECu = ECu V

Satuan untuk gaya gerak listrik (GGL)adalah volt.

Unit for electromotive force is volt.

NoteCatatan

Bandingkan kereaktifan logam-logam golongan IA dan IIA. Manakah yang lebih reaktif?Jika logam-logam itu dihubungkan melalui kawat, manakah oksidator dan reduktornya?

Kegiatan Inkuiri

Gambar 2.6Baterai merupakan contoh selelektrokimia.



Menentukan Potensial Elektrode StandarHitunglah potensial elektrode Cu yang dihubungkan dengan elektrode hidrogenpada keadaan standar jika voltmeter menunjukkan nilai 0,34 volt.

Jawab:Persamaan setengah reaksi sel yang terjadi:Katode: Cu2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Cu(s)Anode: H2(g) ⎯⎯→ 2H+(aq)Nilai GGL sel:E°sel = E°katode – E°anode

0,34 V = ECuo E H

o2

0,34 V = ECuo – 0,00 V ⎯⎯→ ECu

o = 0,34 VJadi, potensial reduksi standar untuk elektrode Cu adalah 0,34 volt.

Gambar 2.7Elektrode hidrogen ditetapkan

sebagai elektrode standar.

Contoh 2.6

b. Potensial Elektrode Standar (E )Oleh karena potensial oksidasi merupakan kebalikan dari potensial

reduksinya maka data potensial elektrode suatu logam tidak perludiketahui dua-duanya, melainkan salah satu saja. Misalnya, data potensialreduksi atau data potensial oksidasi. Menurut perjanjian IUPAC, potensialelektrode yang dijadikan sebagai standar adalah potensial reduksi. Dengandemikian, semua data potensial elektrode standar dinyatakan dalambentuk potensial reduksi standar.

Potensial reduksi standar adalah potensial reduksi yang diukur padakeadaan standar, yaitu konsentrasi larutan M (sistem larutan) atau tekanan atm (sel yang melibatkan gas) dan suhu o .

Untuk mengukur potensial reduksi standar tidak mungkin hanyasetengah sel (sel tunggal) sebab tidak terjadi reaksi redoks. Oleh sebabitu, perlu dihubungkan dengan setengah sel oksidasi.

Nilai GGL sel yang terukur dengan voltmeter merupakan selisih keduapotensial sel yang dihubungkan (bukan nilai mutlak). Berapakah nilaipasti dari potensial reduksi?

Oleh karena nilai GGL sel bukan nilai mutlak maka nilai potensialsalah satu sel tidak diketahui secara pasti. Jika salah satu elektrode dibuattetap dan elektrode yang lain diubah-ubah, potensial sel yang dihasilkanakan berbeda. Jadi, potensial sel suatu elektrode tidak akan diketahui secarapasti, yang dapat ditentukan hanya nilai relatif potensial sel suatu elektrode.

Oleh karena itu, untuk menentukan potensial reduksi standardiperlukan potensial elektrode rujukan sebagai acuan. Dalam hal ini,IUPAC telah menetapkan elektrode standar sebagai rujukan adalahelektrode hidrogen, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.7.

Elektrode hidrogen pada keadaan standar, E°, ditetapkan padakonsentrasi H+ 1 M dengan tekanan gas H2 1 atm pada 25°C. Nilaipotensial elektrode standar ini ditetapkan sama dengan nol volt atauEH H

o2

+ → = 0,00 V. Potensial elektrode standar yang lain diukur dengancara dirangkaikan dengan potensial elektrode hidrogen pada keadaanstandar, kemudian GGL selnya diukur.

Oleh karena potensial elektrode hidrogen pada keadaan standarditetapkan sama dengan nol, potensial yang terukur oleh voltmeterdinyatakan sebagai potensial sel pasangannya.

Baterai kecil dan baterai besarselama sistem selnya sama, potensialselnya sama, yaitu 1,5 volt.

Small and big batteries have equalcell potensial for equal cell system, i.e1,5 volt.

NoteCatatan


bagian anode

Anode Zn

NO3–

Zn2+

e –

Voltmeter

NO3–

Na+

e –

H2(g)NO3–

H+

bagian katode(elektrode hidrogen standar)

Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– 2H+(aq) + 2e– → H2(g)

+

Tombol

NO3–

–


c. Kekuatan Oksidator dan ReduktorData potensial reduksi standar pada Tabel 2.1 menunjukkan urutan

kekuatan suatu zat sebagai oksidator (zat tereduksi).

Oksidator + ne– ⎯⎯→ Reduktor

Semakin positif nilai E°sel, semakin kuat sifat oksidatornya. Sebaliknya,semakin negatif nilai E°sel, semakin lemah sifat oksidatornya.

Dapatkah Anda mengukur kekuatan atau tenaga teman-teman Anda secara akurat?Bagaimana cara mengukurnya?

Kegiatan Inkuiri

Berdasarkan Contoh 2.6, potensial elektrode yang lain untukberbagai reaksi setengah sel dapat diukur, hasilnya ditunjukkan padaTabel 2.1.

Reaksi reduksi

Tabel 2.1 Nilai Potensial Reduksi Standar Beberapa Elektrode

E°sel

Li+(aq) + e– Li(s)Na+(aq) + e– Na(s)Mg2+(aq) + 2e– Mg(s)Al3+(aq) + 3e– Al(s)2H2O( ) + 2e– H2(g) + 2OH–(aq)Zn2+(aq) + 2e– Zn(s)Cr3+(aq) + 3e– Cr(s)Fe2+(aq) + 2e– Fe(s)Cd2+(aq) + 2e– Cd(s)Ni2+(aq) + 2e– Ni(s)Sn2+(aq) + 2e– Sn(s)Pb2+(aq) + 2e– Pb(s)Fe3+(aq) + 3e– Fe(s)2H+(aq) + 2e– H2(s)Sn4+(aq) + 2e– Sn2+(aq)Cu2+(aq) + e– Cu+(aq)Cu2+(aq) + 2e– Cu(s)Cu+(aq) + e– Cu(s)I2(s) + 2e– 2I– (aq)Fe3+(aq) + e– Fe2+(aq)Ag+(aq) + e– Ag(s)Hg2+(aq) + 2e– Hg( )2Hg+(aq) + 2e– Hg2 (aq)Br2( ) + 2e– 2Br–(aq)O2(g) + 4H+(aq) + 4e– 2H2O( )Cl2(g) + 2e– 2Cl–(aq)H2O2(aq) + 2H+(aq) + 2e– 2H2O( )S2O8

2– (aq) + 2e– 2SO42–(aq)

F2(g) + 2e– 2F–(aq)

–3,04 –2,71 –2,38 –1,66– 0,83 –0,76– 0,74– 0,41– 0,40 –0,23– 0,14 –0,13– 0,040,000,150,160,340,520,540,770,800,850,901,071,231,361,782,012,87

Kata Kunci• Gaya Gerak Listrik (GGL)• Elektrode hidrogen• Potensial Oksidasi• Potensial reduksi• Perbedaan Potensial• Potensial reduksi standar



Berdasarkan data potensial pada Tabel 2.1, oksidator terkuat adalahgas fluorin (F2) dan oksidator paling lemah adalah ion Li+. Reduktorpaling kuat adalah logam Li dan reduktor paling lemah adalah ion F–.

Reduktor ⎯⎯→ Oksidator + ne–

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa suatu reduktor palingkuat merupakan oksidator yang paling lemah. Sebaliknya, suatu oksidatorterkuat merupakan reduktor terlemah.

Berdasarkan pengetahuan kekuatan oksidator dan reduktor, Andadapat menggunakan Tabel 2.1 untuk memperkirakan arah reaksi reduksi-oksidasi dalam suatu sel elektrokimia.

Suatu reaksi redoks dalam sel elektrokimia akan berlangsung secaraspontan jika oksidatornya (zat tereduksi) memiliki potensial reduksistandar lebih besar atau GGL sel berharga positif.

Menentukan Kekuatan Relatif at Pengoksidasi dan PereduksiUrutkan oksidator berikut menurut kekuatannya pada keadaan standar: Cl2(g),H2O2(aq), Fe3+(aq).Jawab:Perhatikanlah data potensial reduksi pada Tabel 2.1. Dari atas ke bawah menunjukkanurutan bertambahnya kekuatan oksidator (zat tereduksi).Cl2(g) + 2e– ⎯⎯→ 2Cl– (aq) 1,36 VH2O2(aq) + 2H+(aq)+ 2e– ⎯⎯→ 2H2O( ) 1,78 VFe3+(aq) + e– ⎯⎯→ Fe2+(aq) 0,77 VJadi, kekuatan oksidator dari ketiga spesi itu adalah: H2O2(aq) Cl2(g) Fe3+(aq).

Contoh 2.7

Menentukan Arah Reaksi dari Potensial Elektrode StandarSel elektrokimia dibangun dari reaksi berikut.Sn(s) Sn2+(aq) Zn2+(aq) Zn(s)Apakah reaksi akan terjadi spontan menurut arah yang ditunjukkan oleh persamaanreaksi tersebut?Jawab:Pada reaksi tersebut, Sn sebagai reduktor (teroksidasi) dan Zn2+ sebagai oksidator(tereduksi). Potensial reduksi standar untuk masing-masing setengah sel adalahZn2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Zn(s) E° = –0,76 VSn2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Sn(aq) E° = –0,14 VSuatu reaksi redoks dalam sel elektrokimia akan berlangsung spontan jika zat yangberperan sebagai oksidator lebih kuat.Berdasarkan nilai E°, Zn2+ merupakan oksidator lebih kuat dibandingkan denganSn2+. Oleh karena itu, reaksi akan spontan ke arah sebagaimana yang dituliskan padapersamaan reaksi.Zn(s) + Sn2+(aq) ⎯⎯→ Zn2+(aq) + Sn(aq)Reaksi ke arah sebaliknya tidak akan terjadi sebab potensial sel berharga negatif.

Contoh 2.8


d. Penentuan GGL SelNilai GGL sel elektrokimia dapat ditentukan berdasarkan tabel

potensial elektrode standar. Syarat bahwa sel elektrokimia akanberlangsung spontan jika oksidator yang lebih kuat berperan sebagaipereaksi atau GGL sel berharga positif.

Esel = (Ekatode – Eanode) 0

Sel elektrokimia yang dibangun dari elektrode Zn dan Cu memilikisetengah reaksi reduksi dan potensial elektrode berikut.

Zn2+(aq)+ 2e– ⎯⎯→ Zn(s) E°= –0,76 VCu2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Cu(s) E°= +0,34 V

Untuk memperoleh setengah reaksi oksidasi, salah satu dari reaksi tersebutdibalikkan.

Pembalikan setengah reaksi yang tepat adalah reaksi reduksi yang potensialsetengah selnya lebih kecil. Pada reaksi tersebut yang dibalik adalah reaksireduksi Zn2+ sebab akan menghasilkan nilai GGL sel positif. Pembalikan reaksireduksi Zn2+ menjadi reaksi oksidasi akan mengubah tanda potensial selnya.

Zn(s) ⎯⎯→ Zn2+(aq) + 2e– E° = +0,76 VCu2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Cu(s) E° = +0,34 V

Penggabungan kedua setengah reaksi tersebut menghasilkan persamaanreaksi redoks dengan nilai GGL sel positif.

Zn(s) ⎯⎯→ Zn2+(aq)+ 2e– E° = +0,76 VCu2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Cu(s) E° = +0,34 V

Zn(s) + Cu2+(aq) ⎯⎯→ Zn2+(aq) + Cu(s) E°sel = +1,10 V

Nilai GGL sel sama dengan potensial standar katode (reduksi)dikurangi potensial standar anode (oksidasi). Metode ini merupakan caraalternatif untuk menghitung GGL sel.

E°sel = E°katode – E°anode

E°sel = E°Cu – E°Zn = 0,34 V – (–0,76 V) = 1,10 V

Menghitung GGL Sel dari Data Potensial Reduksi StandarHitunglah nilai GGL sel dari notasi sel berikut.Al(s) Al3+(aq) Fe2+(aq) Fe(s)Jawab:Setengah reaksi reduksi dan potensial elektrode standar masing-masingadalah:Al3+(aq) + 3e– ⎯⎯→ Al(s) E° = –1,66 VFe2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Fe(s) E° = –0,41 VAgar reaksi berlangsung spontan, Al dijadikan anode atau reaksi oksidasi.Oleh karena itu, setengah-reaksi Al dan potensial selnya dibalikkan:Al(s) ⎯⎯→ Al3+(aq) + 3e– E° = +1,66 VFe2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Fe(s) E° = –0,41 VDengan menyetarakan terlebih dahulu elektron yang ditransfer, kemudiankedua reaksi setengah sel digabungkan sehingga nilai GGL sel akandiperoleh:

Contoh 2.9


C. Sel ElektrolisisSel volta menghasilkan arus listrik searah ketika reaksi redoks di

dalam sel terjadi secara spontan. Adapun sel elektrolisis merupakankebalikan dari sel volta, yakni menerapkan arus listrik searah untukmendorong agar terjadi reaksi elektrokimia di dalam sel.

1. Prinsip ElektrolisisElektrolisis artinya penguraian suatu zat akibat arus listrik. Zat yang

terurai dapat berupa padatan, cairan, atau larutan. Arus listrik yangdigunakan adalah arus searah (direct current = ).

Tempat berlangsungnya reaksi reduksi dan oksidasi dalam selelektrolisis sama seperti pada sel volta, yaitu anode (reaksi oksidasi) dankatode (reaksi reduksi). Perbedaan sel elektrolisis dan sel volta terletakpada kutub elektrode. Pada sel volta, anode (–) dan katode (+), sedangkanpada sel elektrolisis sebaliknya, anode (+) dan katode (–).

Pada sel elektrolisis anode dihubungkan dengan kutub positif sumberenergi listrik, sedangkan katode dihubungkan dengan kutub negatif. Olehkarena itu pada sel elektrolisis di anode akan terjadi reaksi oksidasi dandikatode akan terjadi reaksi reduksi.

Kerjakanlah di dalam buku latihan.1. Rakitlah sel volta yang dibangun dari elektrode Zn dalam

larutan ZnSO4dan elektrode Cu dalam larutan CuSO4.Kemudian, tunjukkan arah aliran elektron dan aliran ion-ion dalam jembatan garam. Tunjukkan pula katode dananodenya. Tuliskan reaksi redoks yang terjadi dalam sel.

2. Tuliskan notasi untuk sel volta dengan setengah reaksiberikut.Cd(s) ⎯⎯→ Cd2+(aq) + 2e–

Pb2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Pb(s)3. Tuliskan reaksi sel volta secara lengkap dari notasi sel

berikut.Fe(s) Fe2+(aq) Ag+(aq) Ag(s)

4. Tuliskan reaksi sel untuk sel volta berikut.Cd(s) Cd2+(aq) Cl+(aq) Cl2(g) Pt

5. Tuliskan notasi sel untuk reaksi berikut.Fe3+(aq) + Sn2+(aq) ⎯⎯→ Fe2+(a ) + Sn4+(a )

6. Urutkan kekuatan zat-zat berikut sebagai oksidator dansebagai reduktor:Zn2+, Cu2+, Mg2+, Ag+, Sn, H2O, O2.


7. Apakah reaksi akan spontan menurut arah yangditunjukkan dalam persamaan berikut.Cu2+(aq) + 2I–(aq) ⎯⎯→ Cu(s) + I2(s)

8. Data potensial reduksi standar untuk reaksi setengahsel adalahSn4+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Sn2+(aq) E° = 0,15 VFe3+(aq) + e– ⎯⎯→ Fe2+(aq) E° = 0,77 VTuliskan persamaan reaksi sel yang dapat berlangsungspontan.

9. Manakah reaksi redoks berikut yang akan berlangsungspontan jika dilakukan pada keadaan standar?a. Al(s) Al3+(aq) Cr3+(aq) Cr(s)b. Fe(s) Fe3+(aq) Cr3+(aq) Cr(s)

10. Hitunglah GGL sel yang dibangun dari sel dengannotasi berikut.Ni(s) Ni2+(aq) Ag+(aq) Ag(s)

2Al(s) ⎯⎯→ 2Al3+(aq) + 6e– E° = +1,66 V3Fe2+(aq) + 6e– ⎯⎯→ 3Fe(s) E° = –0,41 V

2Al(s) + 3Fe2+(aq) 2Al3+(aq) + 3Fe(s) E° = 1,25 V⎯⎯→


Ketika kedua elektrode karbon dihubungkan dengan sumber energilistrik arus searah, dalam sel elektrolisis terjadi reaksi redoks, yaitupenguraian air menjadi gas H2 dan gas O2.

Reaksi redoks yang terjadi dalam sel elektrolisis adalah

Anode (+): 2H2O( ) ⎯⎯→ O2(g) + 4H+(aq) + 4e– (oksidasi O2–)Katode (–) : 4H2O( ) + 4e– ⎯⎯→ 2H2(g) + 4OH–(aq) (reduksi H+)

Reaksi : 2H2O( ) ⎯⎯→ 2H2(g) + O2(g)

Berapakah perbandingan volume gas H2 dan O2 yang terbentuk padakedua tabung reaksi?

Berdasarkan persamaan reaksi redoks dapat diramalkan bahwaperbandingan volume gas H2 terhadap O2 adalah 2 : 1. Jika volume gasH2 20 mL, volume gas O2 adalah 10 mL.

Alat yang akurat untuk penyelidikan elektrolisis air adalah alatelektrolisis Hoffman (Gambar 2.9). Alat ini dilengkapi elektrode platinadalam tabung penampung gas berskala sehingga volume gas hasilelektrolisis mudah diukur.

Gambar 2.9Sel elektrolisis HoffmanGas-gas apa sajakah yang terbentukpada setiap lengan dari sel Hoffman?

Accumulator

Dapatkah arus listrik bolak-balik (alternating current = A ) dipakai dalam sel elektrolisis?Diskusikan di dalam kelas.

Kegiatan Inkuiri

Aktivitas Kimia 2.2Elektrolisis Air

TujuanMengetahui cara kerja dari sel elektrolisis.Alat1. Gelas kimia 4. Baterai 6–12 volt2. Elektrode karbon 5. Gelas ukur3. Tabung reaksi 6. KabelBahan1. Air2. H2SO4 1MLangkah Kerja1. Pasang perangkat sel elektrolisis seperti Gambar 2.8.2. Tuangkan 250 mL air ke dalam gelas kimia, kemudian tambahkan 1 mL larutan

H2SO4 1 M.3. Celupkan 2 buah elektrode karbon ke dalam gelas kimia besar dan isi dengan

air hingga penuh.4. Hubungkan kedua elektrode itu dengan sumber arus searah (baterai atau

adaptor) yang memiliki GGL sekitar 6 – 12 volt.Pertanyaan1. Mengapa dalam elektrolisis di atas harus ditambahkan H2SO4?2. Apa yang terjadi pada permukaan kedua elektrode?3. Apakah terbentuk gas dalam tabung reaksi? Berapakah perbedaan volume

gas dalam tabung reaksi itu?4. Tuliskan reaksi redoks yang terjadi dalam sel elektrolisis.5. Simpulkan hasil pengamatan dari percobaan yang Anda lakukan dan

diskusikan dengan guru Anda.

Gambar 2.8Sel elektrolisis

Katode(–)

Anode(+)

e–

Larutan

Plat logam

e–


Menentukan Reaksi Redoks dalam Sel ElektrolisisTuliskan reaksi sel elektrolisis untuk larutan ZnSO4.Jawab:Di anode terjadi persaingan antara ion SO4

2– dan H2O dan di katode terjadi persainganantara ion Zn2+ dan H2O.Untuk mengetahui pemenangnya dapat dilihat data potensial reduksi standar.Di katode (+): reaksi reduksiZn2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Zn(s) E° = –0,76 V2H2O( ) + 2e– ⎯⎯→ H2(g) + 2OH-(aq) E° = –0,83 VDi anode (–): reaksi oksidasi2SO4

2–(aq) ⎯⎯→ S2O82–(aq) + 2e– E° = –2,01 V

2H2O( ) ⎯⎯→ O2(g) + 4H+(aq) + 4e– E° = –1,23 VBerdasarkan data potensial di atas, di katode terjadi reduksi ion Zn2+ dan di anodeterjadi oksidasi H2O. Persamaan reaksinya:Katode: 2Zn2+(aq) + 4e– ⎯⎯→ 2Zn(s)Anode: 2H2O( ) ⎯⎯→ O2(g) + 4H+(aq) + 4e–

Reaksi: 2ZnSO4(aq) + 2H2O( ) ⎯⎯→ 2Zn(s) + O2(g) + 2H2SO4(aq)

Contoh 2.10

2. Elektrolisis LarutanElektrolisis larutan berbeda dengan elektrolisis air. Misalnya larutan

NaI, terdapat ion Na+ dan ion I–. Kedua ion ini bersaing dengan molekulair untuk dielektrolisis.

Di katode terjadi persaingan antara molekul H2O dan ion Na+

(keduanya berpotensi untuk direduksi). Demikian juga di anode, terjadipersaingan antara molekul H2O dan ion I– (keduanya berpotensi dioksidasi).

Spesi mana yang akan keluar sebagai pemenang? Pertanyaan tersebutdapat dijawab berdasarkan nilai potensial elektrode standar.

Setengah reaksi reduksi di katode:Na+(aq) + e– ⎯⎯→ Na(s) E° = –2,71 V2H2O( ) + 2e– ⎯⎯→ H2(g) + 2OH–(aq) E° = –0,83 VBerdasarkan nilai potensialnya, H2O lebih berpotensi direduksi

dibandingkan ion Na+ sebab memiliki nilai E° lebih besar. Perkiraan inicocok dengan pengamatan, gas H2 dilepaskan di katode.

Setengah reaksi oksidasi di anode:2I–(aq) ⎯⎯→ I2(g) + 2e– E° = –0,54 V2H2O( ) ⎯⎯→ O2(g) + 4H+(aq) + 4e– E° = –1,23 VBerdasarkan nilai potensial, ion I– memenangkan persaingan sebab

nilai E° lebih besar dibandingkan molekul H2O.Reaksi yang terjadi pada sel elektrolisis:Katode: 2H2O( ) + 2e– ⎯⎯→ H2(g) + 2OH–(aq)Anode: 2I–(aq) ⎯⎯→ I2(g) + 2e–

Reaksi: 2H2O( ) + 2I–(aq) ⎯⎯→ H2(g) + I2(g) + 2OH–(aq)

Kata Kunci• Elektrolisis• Arus listrik• Arus searah


3. Stoikiometri ElektrolisisMichael Faraday adalah seorang pakar Kimia-Fisika Inggris. Faraday

menyatakan bahwa sel elektrolisis dapat digunakan untuk menentukanbanyaknya zat yang bereaksi berdasarkan jumlah muatan listrik yangdigunakan dalam rentang waktu tertentu.

Dalam sel volta maupun sel elektrolisis terdapat hubungan kuantitatifantara jumlah zat yang bereaksi dan muatan listrik yang terlibat dalam reaksiredoks. Pernyataan ini merupakan prinsip dasar Hukum Faraday, yaitu:1. Dalam sel elektrokimia, massa zat yang diendapkan pada suatu

elektrode sebanding dengan besarnya muatan listrik (aliranelektron) yang terlibat di dalam sel.

2. Massa ekuivalen zat yang diendapkan pada elektrode akan setarajika muatan listrik yang dialirkan ke dalam sel sama.

Aliran listrik tiada lain adalah aliran elektron. Oleh karena itu, muatanlistrik yang terlibat dalam sel elektrokimia dapat ditentukan berdasarkanmuatan elektron yang terlibat dalam reaksi redoks pada sel elektrokimia.

Berdasarkan hasil penyelidikan Millikan (model tetes minyak),diketahui bahwa muatan elektron: e = 1,60218 × 10–19 C. Oleh karenaitu, muatan listrik yang terjadi jika satu mol elektron ditransfer adalah

= (6,022 × 1023 mol–1) (1,60218 × 10–19 C) = 96.485 C mol–1

Nilai muatan listrik untuk satu mol elektron ditetapkan sebesar satufaraday, dilambangkan dengan , yaitu:

= 96.485 C mol–1

Arus listrik sebesar i ampere yang mengalir selama t detikmenghasilkan muatan listrik: = i × t coulomb. Dalam satuan Faraday,besarnya muatan listrik ( ) tersebut adalah sebagai berikut.

×= faraday96.485

i t

Berdasarkan Hukum I Faraday , jika muatan listrik dapat dihitung makamassa zat yang bereaksi di elektrode dapat ditentukan.

Tinjaulah elektrolisis lelehan NaCl. Jika lelehan NaCl dielektrolisis, ion-ion Na+ bermigrasi menuju anode dan ion-ion Cl– bermigrasi menuju anode.

Katode (–) : Na+( ) + e– ⎯⎯→ Na(s)

Anode (+) : Cl–( ) ⎯⎯→ 12

Cl2(g) + e–

Untuk mereduksi satu mol ion Na+ diperlukan satu mol elektronatau diperlukan muatan sebesar satu faraday, yaitu 96.485 C mol–1.Besarnya muatan ini dapat ditentukan dari jumlah arus listrik yangmengalir dan lama waktu elektrolisis: = i (A) × t (detik).

Secara umum, tahap-tahap perhitungan stoikiometri elektrolisisditunjukkan pada diagram berikut. Perhitungan dapat dimulai dari aruslistrik yang mengalir selama waktu tetentu atau jumlah zat yang terlibatdalam reaksi redoks.

Massa ekuivalen zat (meq) adalahmassa relatif zat per satuanmuatannya. Contoh:Cu2+ + 2e– ⎯⎯→ Cu(s)

meq (Cu) = 63, 5

2= 31,75

Molecule s ekuivalen mass ismolecule s relative mass for eachcharge. Example:Cu2+ + 2e ⎯⎯→ Cu(s)

meq (Cu) = 63, 5

2= 31,75

NoteCatatan

Arus listrikdan waktu

Muatan (C)atau faraday (F)

Mol elektron Mol at Massavolume at

Kata Kunci• Muatan listrik• Hukum I Faraday• Stoikiometri elektrolisis• Massa ekuivalen zat


Jika sejumlah sel elektrolisis dirangkaikan secara seri, seperti di-tunjukkan pada Gambar 2.10, bagaimanakah hubungan muatan danberat ekuivalen zat?

Gambar 2.10Elektrolisis beberapa larutan yang

dirangkaikan secara seri.Apakah elektrolisis beberapa larutan

dapat dirangkaikan secara paralel?

Menghitung Berat at yang Diendapkan dalam Sel Elektrolisis1. Hitunglah massa Cu yang dapat diendapkan di katode jika arus listrik 2 A dialirkan

ke dalam sel elektrolisis larutan Cu2+ selama 10 menit. Diketahui Ar Cu = 63,5.2. Dalam elektrolisis larutan CuSO4, 2 g logam Cu diendapkan pada katode.

Berapakah arus listrik yang dialirkan selama 30 menit?

Jawab:1. Tahap 1: Tentukan muatan listrik yang digunakan

= i × t= 2 A × 600 s = 1.200 C

Tahap 2: Tentukan jumlah mol elektron yang setara dengan muatan listrik1 mol e– = 1 faraday = 96.485 C mol–1

Jumlah mol elektron untuk 1.200 C:

1.200 C96.485 C mol-1 = 12,4 × 10–3 mol

Tahap 3: Elektron yang mengalir digunakan untuk mereduksi ion Cu2+ menurutpersamaan:Cu2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Cu(s)Jadi, 12,4 × 10–3 mol elektron dapat mengendapkan ion Cu2+ sebanyak:

2+1 mol Cu2 mol e−

×12,4 × 10–3 mol e– = 6,2 × 10–3 mol

Jadi, jumlah ion Cu2+ yang diendapkan sebanyak 6,2 × 10–3 mol.Tahap 4: Massa Cu yang diendapkan di katode sebesar6,2 ×10–3 mol × 63,5 g mol–1 = 0,395 g

2. Jumlah mol Cu = 1

2g63,5gmol− 0,03 mol

Jumlah mol elektron yang digunakan:Cu2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Cu(s)

2+

2mol e1molCu

×0,03 mol Cu = 0,06 mol e–

Muatan listrik yang digunakan:0,06 mol × 96.485 C mol–1 = 5.789 CJumlah arus listrik yang dialirkan selama 30 menit:

= i t ⎯⎯→ 5.789 C = i × 1.800 detiki = 3,2 AJadi, arus listrik yang harus dialirkan selama 30 menit adalah 3,2 A.

Contoh 2.11

– +


SekilasKimia

Pada 1812, dia menjadi asisten dilaboratorium Humphry Davy diRoyal Institution. Dia berhasilmelakukan penemuan-penemuanpenting, seperti hubungankuantitatif antara arus listrik danreaksi kimia dalam sel elektrokimia.

Michael Faraday(1791–1867)


Menurut Hukum II Faraday , massa ekuivalen zat yang diendapkanakan sama jika muatan listrik yang mengalir tetap. Hubungan massa ekuivalendan massa zat (dalam satuan gram) yang diendapkan di katode dirumuskansebagai berikut.

Massa zat = eqm i t

dengan meq adalah massa ekuivalen, i arus listrik yang dialirkan (ampere),dan t adalah waktu elektrolisis (detik).

Oleh karena pada rangkaian sel secara seri, arus listrik yang mengalirke dalam setiap sel tetap, Anda dapat menentukan berat zat dalam setiapsel elektrolisis dengan zat yang berbeda.

Penerapan Hukum II Faraday1. Dua buah sel elektrolisis dirangkaikan secara seri, sel pertama mengandung CuSO4

1 M dan sel kedua mengandung CuSO4 2 M. Hitunglah massa Cu yangdiendapkan pada setiap sel jika arus yang dialirkan sebesar 0,5 A selama 10 menit.Diketahui Ar Cu = 63,5.

2. Jika larutan CuSO4 dan AgNO3 dirangkaikan secara seri, kemudian dielektrolisisdan mengalami setengah reaksi reduksi sebagai berikut.Ag+(aq) + e– ⎯⎯→ Ag(s)Cu2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Cu(s)Berapakah massa Cu yang diendapkan jika dalam sel elektrolisis AgNO3ditemukan 10 g perak?Diketahui Ar Ag = 107, Cu = 63,5.

Jawab:1. Menurut Hukum II Faraday :

Oleh karena sel dirangkaikan secara seri, arus yang mengalir tetap sehinggamassa ekuivalen Cu sama dalam setiap sel.Endapan Cu dalam kedua sel sama sebab arus yang mengalir tetap.

Massa Cu = eqm i t

= 63,52

×1

0,5 A × 600 s 0,987g96.485C mol− =

2. Massa Ag = eqm i t

10 g = 1071

i t → i t = 0,039 C

Massa Cu = 63,52

× 0,039 C= 2,967 g

Contoh 2.12

4. Aplikasi ElektrolisisPrinsip elektrolisis banyak diterapkan dalam pelapisan logam dengan

logam yang lebih baik (electroplating), juga dalam pengolahan danpemurnian logam.

a. Penyepuhan (electroplating)Penyepuhan (electroplating) adalah suatu metode elektrolisis untuk

melapisi permukaan logam oleh logam lain yang lebih stabil terhadap cuacaatau untuk menambah keindahannya. Contohnya, besi dilapisi nikel agartahan karat, tembaga dilapisi perak atau emas agar lebih bernilai.

Kata Kunci• Hukum II Faraday• Electroplating (penyepuhan)


Logam besi banyak dipakai untuk berbagai aplikasi, tetapi tidak tahanterhadap cuaca sehingga mudah berkarat. Agar besi tahan terhadap karatmaka permukaan besi sering dilapisi oleh logam yang lebih stabil, sepertiseng, nikel, atau perak.

Dalam praktiknya, besi dicelupkan ke dalam sel berisi larutan logamyang akan dilapiskan. Agar logam mengendap pada besi maka besidijadikan sebagai katode. Lakukan oleh Anda percobaan berikut.

b. Pemurnian LogamPrinsip elektrolisis banyak diterapkan pada pengolahan dan pemurnian

logam. Contoh, logam aluminium diolah dan dimurnikan secaraelektrolisis dari mineral bauksit. Logam tembaga diolah melaluipemanggangan tembaga(II) sulfida, kemudian dimurnikan secaraelektrolisis.

Aktivitas Kimia 2.3Penyepuhan Besi dengan Nikel

TujuanMelakukan penyepuhan besi dengan nikel.Alat1. Bejana2. Batang nikel3. Sumber arus4. Cincin besiBahan

NiCl2 1MLangkah Kerja1. Buatlah dalam kelompok kerja Anda perangkat sel elektrolisis seperti yang

ditunjukkan pada gambar berikut

2. Siapkan larutan NiCl2 1M dalam suatu bejana dan batang nikel berikutlempengan yang akan dikerjakan.

3. Celupkan lempengan dan batang nikel ke dalam larutan dan hubungkandengan arus listrik searah. Cincin besi ditempatkan sebagai katode (–) danbatang nikel sebagai anode (+).

4. Amatilah proses yang terjadi.Pertanyaan1. Jelaskan proses yang terjadi pada penyepuhan logam tersebut?2. Presentasikan hasil pengamatan kelompok Anda di depan kelas.

DCAnode(+)

NiKatode(–)

Fe

Ni2+

NiCl2

Ni(s) →Ni2+(aq) + 2e– Ni2+(aq) + 2e– →Ni(s)


Gambar 2.11Pemurnian tembaga menggunakanelektrolisis.

Logam tembaga yang akan dimurnikan ditempatkan sebagai anodedan logam tembaga murni ditempatkan sebagai katode, keduanyadicelupkan dalam larutan CuSO4, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.11.

Selama elektrolisis terjadi reaksi sebagai berikut.Anode (+): Cu(s) ⎯⎯→ Cu2+(aq) + 2e–

Katode (–): Cu2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Cu(s)Logam-logam pengotor yang kurang reaktif, seperti emas, perak, dan

platina membentuk endapan lumpur di dasar sel anode. Adanya logam-logam yang lebih reaktif, seperti Zn2+, dan Ni2+ tetap berada dalam larutansebagai ion-ionnya.


KatodeAnode

Lumpur anode

Mx+

CuCu2+ Cu

M

+–

Kerjakanlah di dalam buku latihan.1. Manakah yang akan mengalami reduksi jika di

katode terdapat spesi berikut.a. molekul H2O dan ion Cu2+(aq)b. molekul H2O, ion Al3+(aq), dan ion Ni2+(aq)

2. Manakah yang akan mengalami oksidasi jika di anodeterdapat spesi berikut.a. molekul H2O dan ion Fe2+(aq)b. molekul H2O, ion Cl–(aq), dan ion F–(aq)

3. Mengapa larutan di sekitar katode menjadi basa jikalarutan Na2SO4 dielektrolisis?

4. Jelaskan senyawa apa yang dihasilkan jika lelehan NaCldielektrolisis. Mengapa NaCl padat tidak dapatdielektrolisis, sedangkan lelehannya dapat dielektrolisis?

5. Jika larutan Hg(NO3)2 dielektrolisis pada arus tetap1,5 A selama 45 menit, hitunglah massa logam Hgyang diendapkan pada katode.

6. Berapakah perbandingan massa O2 terhadap massaH2 yang dihasilkan jika larutan Na2SO4 dielektrolisisselama 2,5 jam dengan arus 1,5 A?

7. Jika arus digunakan 5 A, tentukan waktu untukmengendapkan satu mol logam natrium, logammagnesium, dan logam aluminium.


8. Tentukanlah produk elektrolisis larutan MgCl2,kemudian hitunglah massa zat yang dihasilkan padamasing-masing elektrode jika arus yang digunakansebesar 5 A selama 1 jam.

9. Pada elektrolisis larutan AgNO3 diendapkan logamAg sebanyak 2 g. Hitunglah massa I2 yang terbentukpada elektrolisis larutan NaI jika dihubungkan secaraseri dengan larutan AgNO3.

10. Berapakah massa logam Cu, Fe, dan Au yang akandiendapkan jika diketahui volume gas H2 yangterbentuk pada sel elektrolisis HCl sebanyak 5,6 liter(STP) dan dihubungkan secara seri dengan sel-sellogam?

11. Proses Hoopes adalah proses elektrolisis untukmemurnikan aluminium. Aluminium murniterbentuk di daerah katode. Tuliskan reaksi yangterjadi di dalam sel elektrolisis.


Endapan karatFe2O3.nH2OUdara

O2

Daerah anodik

Tetes air

Fe2+(aq)

e–Daerah katodik

Reaksi di katode:O2 + 4H+ + 4e– → 2H2O

atauO2 + 2H2O + 4e– →4OH–

Reaksi di anode:Fe(s) Fe2+ + 2e–

Besi

Gambar 2.12Proses korosi pada besi


Emas dengan potensial reduksistandar 1,5 V lebih besardibandingkan potensial reduksistandar gas O2 (1,23 V) sehinggaemas tidak terkorosi di udaraterbuka. Di alam emas terdapatsebagai logam murni.

Standard potensial reduction of goldis 1,5 V greater than O2 so that thecorrotion wouldn t occure in the air.Gold behaves as pure metal in nature.

NoteCatatan

D. Korosi dan PengendaliannyaAplikasi lain dari prinsip elektrokimia adalah pemahaman terhadap

gejala korosi pada logam dan pengendaliannya. Berdasarkan datapotensial reduksi standar, diketahui bahwa logam-logam selain emasumumnya terkorosi (teroksidasi menjadi oksidanya).

1. Definisi KorosiKorosi pada logam terjadi akibat interaksi antara logam dan

lingkungan yang bersifat korosif, yaitu lingkungan yang lembap(mengandung uap air) dan diinduksi oleh adanya gas O2, CO2, atauH2S. Korosi dapat juga terjadi akibat suhu tinggi.

Korosi pada logam dapat juga dipandang sebagai proses pengembalianlogam ke keadaan asalnya, yaitu bijih logam. Misalnya, korosi pada besimenjadi besi oksida atau besi karbonat.

4Fe(s) + 3O2(g) + 2nH2O( ) ⎯⎯→ 2Fe2O3.nH2O(s)Fe(s) + CO2(g) + H2O( ) ⎯⎯→ Fe2CO3(s) + H2(g)

Oleh karena korosi dapat mengubah struktrur dan sifat-sifat logammaka korosi cenderung merugikan. Diperkirakan sekitar 20% logam rusakakibat terkorosi pada setiap tahunnya.

Logam yang terkorosi disebabkan karena logam tersebut mudahteroksidasi. Menurut tabel potensial reduksi standar, selain logam emasumumnya logam-logam memiliki potensial reduksi standar lebih rendahdari oksigen.

Jika setengah reaksi reduksi logam dibalikkan (reaksi oksidasi logam)digabungkan dengan setengah reaksi reduksi gas O2 maka akandihasilkan nilai potensial sel, Esel positif. Jadi, hampir semua logam dapatbereaksi dengan gas O2 secara spontan.

Beberapa contoh logam yang dapat dioksidasi oleh oksigenditunjukkan pada persamaan reaksi berikut.4Fe(s) + O2(g) + 2nH2O( ) ⎯⎯→ 2Fe2O3.nH2O(s) Esel = 0,95 VZn(s) + O2(g) + 2H2O( ) ⎯⎯→ Zn(OH)4(s) Esel = 0,60 V

2. Mekanisme Korosi pada BesiOleh karena besi merupakan bahan utama untuk berbagai konstruksi

maka pengendalian korosi menjadi sangat penting. Untuk dapatmengendalikan korosi tentu harus memahami bagaimana mekanismekorosi pada besi. Korosi tergolong proses elektrokimia, seperti yangditunjukkan pada Gambar 2.12.

→


Besi memiliki permukaan tidak halus akibat komposisi yang tidaksempurna, juga akibat perbedaan tegangan permukaan yang menimbulkanpotensial pada daerah tertentu lebih tinggi dari daerah lainnya.

Pada daerah anodik (daerah permukaan yang bersentuhan denganair) terjadi pelarutan atom-atom besi disertai pelepasan elektron mem-bentuk ion Fe2+ yang larut dalam air.

Fe(s) ⎯⎯→ Fe2+(aq) + 2e–

Elektron yang dilepaskan mengalir melalui besi, sebagaimana elektronmengalir melalui rangkaian luar pada sel volta menuju daerah katodikhingga terjadi reduksi gas oksigen dari udara:

O2(g) + 2H2O(g) + 2e– ⎯⎯→ 4OH–(aq)

Ion Fe2+ yang larut dalam tetesan air bergerak menuju daerah katodik,sebagaimana ion-ion melewati jembatan garam dalam sel volta dan bereaksidengan ion-ion OH– membentuk Fe(OH)2. Fe(OH)2 yang terbentukdioksidasi oleh oksigen membentuk karat.

Fe2+(aq) + 4OH–(aq) ⎯⎯→ Fe(OH)2(s) 2Fe(OH)2(s) + O2(g) ⎯⎯→ Fe2O3.nH2O(s)

Reaksi keseluruhan pada korosi besi adalah sebagai berikut (lihatmekanisme pada Gambar 2.13):

4Fe(s) + 3O2(g) + n H2O( ) ⎯⎯→ 2Fe2O3.nH2O(s) Karat

Akibat adanya migrasi ion dan elektron, karat sering terbentuk padadaerah yang agak jauh dari permukaan besi yang terkorosi (lubang).Warna pada karat beragam mulai dari warna kuning hingga cokelat-merah bahkan sampai berwarna hitam. Warna ini bergantung pada jumlahmolekul H2O yang terikat pada karat.

3. Faktor-Faktor yang Memengaruhi KorosiBerdasarkan pengetahuan tentang mekanisme korosi, Anda tentu

dapat menyimpulkan faktor-faktor apa yang menyebabkan terbentuknyakorosi pada logam sehingga korosi dapat dihindari.

Gambaran umum proses korosi besi

Fe(OH)2(s) + O2(g) →Karat

OH– (aq) Fe2+(aq)

O2(g) + H2O(g) + 2e– Fe(s)

Daerah katodik Daerah anodik

Gambar 2.13Mekanisme korosi pada besi

Kata Kunci• Korosi• Daerah katodik• Daerah anodik

Aktivitas Kimia 2.4

Faktor-Faktor yang Dapat Menyebabkan KorosiTujuanMenjelaskan faktor-faktor yang dapat menyebabkan korosi.Alat1. Tabung reaksi2. Paku3. AmpelasBahan1. Air2. CaCl23. Oli4. NaCl 0,5%5. Aseton

1 2 3 4 5

udara+ air

udaratanpa air

air tanpaudara

tanpa udaradan air

udara + air +garam

oliKapas +CaCl2

Air sudahdididihkanpaku


Setelah dibiarkan beberapa hari, logam besi (paku) akan terkorosiyang dibuktikan oleh terbentuknya karat (karat adalah produk dariperistiwa korosi). Korosi dapat terjadi jika ada udara (khususnya gas O2)dan air. Jika hanya ada air atau gas O2 saja, korosi tidak terjadi.

Adanya garam terlarut dalam air akan mempercepat proses korosi.Hal ini disebabkan dalam larutan garam terdapat ion-ion yang membantumempercepat hantaran ion-ion Fe2+ hasil oksidasi.

Kekerasan karat meningkat dengan cepat oleh adanya garam sebabkelarutan garam meningkatkan daya hantar ion-ion oleh larutan sehinggamempercepat proses korosi. Ion-ion klorida juga membentuk senyawakompleks yang stabil dengan ion Fe3+. Faktor ini cenderung meningkatkankelarutan besi sehingga dapat mempercepat korosi.

4. Pengendalian KorosiKorosi logam tidak dapat dicegah, tetapi dapat dikendalikan seminimal

mungkin. Ada tiga metode umum untuk mengendalikan korosi, yaitupelapisan (coating), proteksi katodik, dan penambahan zat inhibitor korosi.

a. Metode Pelapisan (Coating)Metode pelapisan adalah suatu upaya mengendalikan korosi dengan

menerapkan suatu lapisan pada permukaan logam besi. Misalnya, denganpengecatan atau penyepuhan logam.

Penyepuhan besi biasanya menggunakan logam krom atau timah.Kedua logam ini dapat membentuk lapisan oksida yang tahan terhadapkarat (pasivasi) sehingga besi terlindung dari korosi. Pasivasi adalahpembentukan lapisan film permukaan dari oksida logam hasil oksidasiyang tahan terhadap korosi sehingga dapat mencegah korosi lebih lanjut.

Logam seng juga digunakan untuk melapisi besi (galvanisir), tetapiseng tidak membentuk lapisan oksida seperti pada krom atau timah,melainkan berkorban demi besi. Seng adalah logam yang lebih reaktifdari besi, seperti dapat dilihat dari potensial setengah reaksi oksidasinya:

Zn(s) ⎯⎯→ Zn2+(aq) + 2e– Eo= –0,44 VFe(s) ⎯⎯→ Fe2+(g) + 2e– Eo= –0,76 V

Langkah Kerja1. Sediakan 5 buah tabung. Masing-masing diisi dengan paku yang permukaannya

sudah diampelas dan dibersihkan dengan aseton.2. Tabung 1 diisi dengan sedikit air agar sebagian paku terendam air dan sebagian

lagi bersentuhan dengan udara.3. Tabung 2 diisi dengan udara tanpa uap air (tambahkan CaCl2 untuk menyerap

uap air dari udara) dan tabung ditutup rapat.4. Tabung 3 diisi dengan air tanpa udara terlarut, yaitu air yang sudah dididihkan

dan tabung ditutup rapat.5. Tabung 4 diisi dengan oli agar tidak ada udara maupun uap air yang masuk.6. Tabung 5 diisi dengan sedikit larutan NaCl 0,5% (sebagian paku terendam

larutan dan sebagian lagi bersentuhan dengan udara.7. Amati perubahan yang terjadi pada paku setiap hari selama 3 hari.Pertanyaan1. Bagaimana kondisi paku pada setiap tabung reaksi? Pada tabung manakah

paku berkarat dan tidak berkarat?2. Apa kesimpulan Anda tentang percobaan ini? Diskusikan dengan teman

sekelompok Anda.


Oleh karena itu, seng akan terkorosi terlebih dahulu daripada besi. Jikapelapis seng habis maka besi akan terkorosi bahkan lebih cepat darikeadaan normal (tanpa seng).

Paduan logam juga merupakan metode untuk mengendalikan korosi.Baja stainless steel terdiri atas baja karbon yang mengandung sejumlahkecil krom dan nikel. Kedua logam tersebut membentuk lapisan oksidayang mengubah potensial reduksi baja menyerupai sifat logam muliasehingga tidak terkorosi.

Gambar 2.14Proses katodik denganmenggunakan logam Mg.


Aluminium memiliki potensial oksidasi lebih tinggi daripada besi, tetapi mengapaaluminium banyak digunakan sebagai rangka atau peralatan dan tidak tampakterkorosi sebagaimana besi?

Kegiatan Inkuiri

b. Proteksi KatodikProteksi katodik adalah metode yang sering diterapkan untuk

mengendalikan korosi besi yang dipendam dalam tanah, seperti pipaledeng, pipa pertamina, dan tanki penyimpan BBM. Logam reaktif sepertimagnesium dihubungkan dengan pipa besi. Oleh karena logam Mgmerupakan reduktor yang lebih reaktif dari besi, Mg akan teroksidasiterlebih dahulu. Jika semua logam Mg sudah menjadi oksida maka besiakan terkorosi. Proteksi katodik ditunjukkan pada Gambar 2.14.

Kata Kunci• Coating (pelapisan)• Proteksi katodik• Pasivasi• Galvanisir

Permukaan tanah

Tanah yang mengandung elektrolitPipa besi

Kabel

Magnesium(anode)

Reaksi yang terjadi dapat ditulis sebagai berikut.Anode : 2Mg(s) ⎯⎯→ 2Mg2+(aq) + 4e–

Katode : O2(g) + 2H2O ( ) + 4e– ⎯⎯→ 4OH–(aq)

Reaksi : 2Mg(s) + O2(g) + 2H2O ⎯⎯→ 2Mg(OH)2(s)Oleh sebab itu, logam magnesium harus selalu diganti dengan yang

baru dan selalu diperiksa agar jangan sampai habis karena berubahmenjadi hidroksidanya.


c. Penambahan InhibitorInhibitor adalah zat kimia yang ditambahkan ke dalam suatu lingkungan

korosif dengan kadar sangat kecil (ukuran ppm) guna mengendalikan korosi.Inhibitor korosi dapat dikelompokkan berdasarkan mekanismepengendaliannya, yaitu inhibitor anodik, inhibitor katodik, inhibitorcampuran, dan inhibitor teradsorpsi.1) Inhibitor anodik

Inhibitor anodik adalah senyawa kimia yang mengendalikan korosidengan cara menghambat transfer ion-ion logam ke dalam air. Contohinhibitor anodik yang banyak digunakan adalah senyawa kromat dansenyawa molibdat.2) Inhibitor katodik

Inhibitor katodik adalah senyawa kimia yang mengendalikan korosidengan cara menghambat salah satu tahap dari proses katodik, misalnyapenangkapan gas oksigen (o ygen scavenger) atau pengikatan ion-ion hidrogen.Contoh inhibitor katodik adalah hidrazin, tannin, dan garam sulfit.3) Inhibitor campuran

Inhibitor campuran mengendalikan korosi dengan cara menghambatproses di katodik dan anodik secara bersamaan. Pada umumnya inhibitorkomersial berfungsi ganda, yaitu sebagai inhibitor katodik dan anodik.Contoh inhibitor jenis ini adalah senyawa silikat, molibdat, dan fosfat.4) Inhibitor teradsorpsi

Inhibitor teradsorpsi umumnya senyawa organik yang dapatmengisolasi permukaan logam dari lingkungan korosif dengan caramembentuk film tipis yang teradsorpsi pada permukaan logam. Contohjenis inhibitor ini adalah merkaptobenzotiazol dan 1,3,5,7–tetraaza–adamantane.


1. Mengapa besi teroksidasi sangat lambat? Jelaskan.(Gunakan data potensial sel)

2. Adakah persamaan antara proses korosi besi dan selvolta? Jelaskan.


3. Mengapa logam besi berperan sebagai katode jikadihubungkan dengan logam magnesium atau seng?Jelaskan.

4. Apa yang dimaksud dengan inhibitor? Bagaimanakerja dari masing-masing inhibitor?

Kata Kunci• Inhibitor korosi• Lingkungan korosif


Rangkuman1. Persamaan reaksi redoks dapat disetarakan dengan

metode bilangan oksidasi dan metode setengah-reaksi,yang memisahkan reaksi menjadi dua bagian reaksi.

2. Elektrokimia adalah bidang kimia yang mengkajienergi listrik dalam reaksi kimia.

3. Sel volta adalah sel elektrokimia yang mengubahreaksi redoks menjadi energi listrik. Sel volta disusundari dua elektrode yang dihubungkan secara internalmelalui jembatan garam dan secara eksternal melaluirangkaian kabel yang dapat dihubungkan denganlampu listrik atau voltmeter.

4. Dalam sel volta, oksidasi terjadi pada anode danreduksi terjadi pada katode. Kutub listrik pada anodenegatif dan kutub listrik pada katode positif. Jembatangaram berfungsi sebagai penghubung kedua elektrodesecara internal untuk menetralkan ion-ion berlebihselama proses redoks berlangsung. Jembatan garamberisi larutan garam.

5. Potensial atau GGL sel adalah daya dorong elektronagar dapat mengalir dari anode menuju katode.

6. Potensial reduksi standar adalah potensial reduksisetengah sel yang diukur pada keadaan standar(konsentrasi 1 M, suhu 25°C, dan tekanan udara 1 atm).

7. Sebagai standar untuk pengukuran potensial selreduksi adalah elektrode hidrogen. Berlangsungtidaknya suatu sel elektrokimia dapat diramalkanberdasarkan nilai potensial reduksi standar. Jika

potensial sel elektrokimia berharga positif , reaksi dalamsel akan berlangsung spontan, sebaliknya tidak terjadi.

8. Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yangmerupakan kebalikan dari sel volta. Dalam selelektrolisis, energi listrik dipasok untuk mendorongreaksi redoks tidak spontan menjadi spontan.

9. Sel elektrolisis disusun dari dua elektrode (katode dananode) dan larutan elektrolit. Di anode terjadi reaksioksidasi dan di katode terjadi reaksi reduksi (samadengan sel volta). Perbedaannya, dalam sel elektrolisis,kutub anode (+) dan katode (–).

10. Jumlah zat yang terendapkan pada katode, arus listrikdan waktu elektrolisis yang diperlukan dapat dihitungberdasarkan Hukum Faraday.

11. Sel elektrolisis banyak digunakan untuk pengolahandan pemurnian logam serta pelapisan logam(electroplating).

12. Korosi pada logam terjadi akibat interaksi antara logamdan lingkungan yang bersifat korosif, yaitu lingkunganlembap dan diinduksi oleh adanya gas O2 atau CO2.

13. Korosi tidak dapat dicegah, tetapi dapat dikendalikan,baik dengan cara pelapisan logam (coating), proteksikatodik, maupun penambahan inhibitor.

14. Inhibitor adalah zat kimia yang ditambahkan ke dalamlingkungan yang korosif dengan konsentrasi relatifsedikit untuk mengendalikan korosi.


Peta Konsep


Pada bab ini Anda telah mempelajari reaksi redoksdan prinsip elektrokimia (sel volta), yang dapat menguatkanpemahaman Anda terhadap penyetaraan reaksi redoksbaik dengan metode perubahan bilangan oksidasi maupundengan metode setengah reaksi. Dengan menggunakanprosedur yang sudah baku, Anda juga dapat menerapkanbeberapa aplikasi teknologi yang berkaitan dengan prosespenyediaan energi.

RefleksiPada bab ini juga Anda dapat memahami prinsip

elektrolisis. Aplikasi sel elektrolisis di antaranya bergunauntuk pengendalian korosi dengan berbagai cara, sepertipelapisan logam (coating), proteksi katodik, danpenambahan inhibitor. Pemahaman konsep redoksdapat memperkirakan apakah suatu reaksi berlangsungspontan atau tidak.

Tahukah Anda manfaat lainnya dari mempelajarireaksi redoks dan elektrokimia?

Elektrokimia

RedoksMetode setengah

reaksi

Sel elektrokimia

Katode

Anode

Kutub positif

Kutub negatif

Sel elektolisis

Hukum Faraday

Katode

Anode

Kutub negatif

Kutub positif

merupakan

merupakan

merupakan

merupakan

Metode PBO

disetarakandengan

terdiri atas

terdiri atas

berdasarkan

terdiri atas

berdasarkan



A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.1. Setengah reaksi reduksi NO3

– menjadi N2O adalahsebagai berikut.aNO3

–(aq) + bH+ + 8e– ⎯⎯→ cN2O(g) + dH2O( )Nilai a dan b yang cocok adalah ….A. 2, 5 D. 1, 5B. 2, 10 E. 5, 10C. 1, 4

2. Pada penyetaraan setengah reaksi berikut.CN– ⎯⎯→ CNO–

Jumlah elektron yang harus ditambahkan adalah ….A. nolB. satu di kananC. satu di kiriD. dua di kananE. dua di kiri

3. Gas H2S dapat dioksidasi oleh KMnO4 membentukK2SO4, MnO2, dan zat lain. Pada reaksi tersebut, setiapmol H2S akan melepaskan elektron sebanyak ….A. 2 molB. 4 molC. 5 molD. 7 molE. 8 mol

4. UMPTN 1999:Perhatikanlah reaksi redoks berikut.Sn(s)+4HNO3(aq) ⎯⎯→ SnO2(s)+4NO2(s)+ H2O( )Zat yang berperan sebagai reduktor, yaitu...A. SnB. HNO3C. SnO2D. NO2E. H2O

5. Pada reaksi berikut.aKMnO4+bHCl ⎯⎯→ cCl2+dMnCl2 + eKCl + fH2ONilai a dan c yang sesuai adalah ….A. 2, 5 D. 5, 16B. 2, 8 E. 8, 16C. 5, 8

6. Pada setengah reaksi oksidasi metanol menjadi asamformat, jumlah elektron yang harus ditambahkanadalah ….A. 0 D. 3B. 1 E. 4C. 2

7. Reaksi ion permanganat dan ion oksalat dalam larutanbasa memiliki persamaan berikut.MnO4

– (aq)+C2O42–(aq) ⎯⎯→ MnO2(s)+CO3

2–(aq)Jika persamaan ini disetarakan, jumlah ion OH– yangdibentuk adalah ….

A. nol D. empat di kananB. dua di kanan E. empat di kiriC. dua di kiri

8. Perhatikan persamaan reaksi reduksi berikut.p IO3

–(aq) + H+ + r e– → s I2(s) + t H2O( )Nilai p, , r, s, t di atas berturut-turut adalah ….A. 1, 6, 5, 1, 3B. 1, 12, 10, 1, 6C. 2, 12, 10, 1, 12D. 2, 12, 10, 1, 6E. 1, 5, 6, 1, 3

9. Zat H2O2 terurai menjadi O2 dan H2O jika dipanaskan.Dalam reaksi tersebut, H2O2 ….A. direduksi jadi O2 dan dioksidasi jadi H2OB. dioksidasi menjadi O2 dan direduksi jadi H2OC. dioksidasi menjadi O2 dan juga H2OD. direduksi menjadi O2 dan juga H2OE. terurai tanpa mengalami oksidasi dan reduksi

10. Pada sel volta, elektron mengalir dari ….A. potensial rendah ke potensial tinggiB. kutub positif ke kutub negatifC. anode ke katode melalui sirkuit eksternalD. setengah sel reduksi ke setengah sel oksidasiE. anode ke katode melalui jembatan garam

11. Jembatan garam pada sel volta berfungsi sebagai ….A. penghubung kedua setengah selB. media aliran elektronC. pembangkit tenaga listrik selD. penetral kelebihan ion dalam selE. pemercepat kerja sel volta

12. Perhatikanlah konstruksi sel volta berikut.

Potensial elektrode standar untukAg+(aq) + e ⎯⎯→ Ag(s) E° = 0,80 VSn2+(aq) + 2e ⎯⎯→ Sn(s) E°= 0,14 VGGL sel yang terjadi adalah ….A. 0,52 volt D. 0,94 voltB. 0,66 volt E. 1,74 voltC. 0,87 volt

Sn Ag

Sn2+(aq) Ag+(aq)

1 M 1 M


13. Sel volta disusun dari elektrode karbon dalam larutanFe2+ sebagai anode dan elektrode hidrogen standarsebagai katode. Penulisan lambang yang tepat untuksel ini adalah ….A. Fe(s) Fe2+(aq) H+(aq) H2(g) PtB. Fe2+(s) Fe(s) H+(aq) H2(g) PtC. C(s) Fe2+(aq), Fe3+ H+(aq) H2(g) PtD. C(s) Fe2+(aq) H2(s) H+(aq) PtE. C(s) Fe2+(aq),Fe3+(aq) Pt H2(g) H+(aq)

14. Zat yang dapat mereduksi Ag+ menjadi Ag, tetapi tidakdapat mereduksi Ni2+ menjadi Ni adalah ….A. Zn D. CdB. Pb E. AlC. Mg

15. Potensial reduksi standar Cu, Ni, dan Zn berturut-turut0,34 volt, –0,25 volt, dan –0,76 volt. Potensial sel voltapaling besar diperoleh jika ….A. Cu sebagai katode, Zn sebagai anodeB. Cu sebagai katode, Ni sebagai anodeC. Ni sebagai katode, Zn sebagai anodeD. Ni sebagai katode, Cu sebagai anodeE. Zn sebagai katode, Cu sebagai anode

16. UMPTN 1999 A:Diketahui:Ni2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Ni(s) Eo = –0,25 VPb2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Pb(s) Eo = –0,13 VPotensial standar sel volta yang tersusun dari elektrodeNi dan Pb adalah ….A. –0,38 volt D. +0,25 voltB. –0,12 volt E. +0,25 voltC. +0,12 volt

17. Perhatikan potensial reduksi standar berikut. I2(s) + e– ⎯⎯→ I–(aq) Eo = 0,54 V

Fe3+(aq) + e– ⎯⎯→ Fe2+(aq) Eo = 0,76 V Br2( ) + e– ⎯⎯→ Br–(aq) Eo = 1,07 V

Pasangan yang dapat bereaksi adalah ....A. Fe2+, Br2B. Fe3+, Br2C. Fe2+, Br–

D. Fe2+, I–

E. I2, Br–

18. Ebtanas 1999:Diketahui potensial reduksi standar untuk:Fe3+ Fe2+ = +0,77 V; Zn2+ Zn = –0,76 V; Cu2+ Cu= +0,34 V; Mg2+ Mg = –2,37 V.Reaksi yang memiliki potensial terbesar adalah ….A. Zn(s) + Cu2+(aq) →Zn2+(aq)+ Cu(s)B. Zn(s) + 2Fe3+(aq) →Zn2+(aq)+ 2Fe2+(aq)C. Mg(s) + 2Fe3+(aq) →Mg2+(aq)+ 2Fe2+(aq)D. Cu(s) + Mg2+(aq) →Cu2+(aq)+ Mg(s)E. 2Fe2+(aq) + Cu2+(aq) →2Fe3+(aq)+ Cu(s)

19. Potensial sel Zn(s) Zn2+(1M) Pb2+(1M) Pb(s)adalah … (lihat tabel potensial reduksi standar)A. 0,889 voltB. 0,637 voltC. 0,511 voltD. –0,637 voltE. –0,889 volt

20. Potensial elektrode standar reaksi reduksi adalahsebagai berikut.Zn(aq) + 2e ⎯⎯→ Zn(s) Eo = –0,76 VAg+(aq) + e ⎯⎯→ Ag(s) Eo = +0,80 VGGL sel yang dibentuk dari seng dan perak adalah….(dalam satuan volt)A. 0,80 + (–0,76)B. 0,80 – (–0,76)C. (2 × 0,80) + (–0,76)D. (2 × 0,80) – (–0,76)E. (2 × 0,76) – 0,80

21. Pada sel elektrolisis berlaku ….A. oksidasi terjadi pada katodeB. anode bermuatan negatifC. migrasi kation menuju elektrode positifD. elektrode yang dihubungkan dengan terminal

positif baterai dinamakan katodeE. reduksi berlangsung di katode

22. Jika larutan MgCl2 dielektrolisis, zat yang akanterbentuk di anode adalah....A. Mg(s)B. Cl2(g)C. H2(g)D. O2(g)E. HClO

23. Pada proses elektrolisis larutan NaOH dengan elektrodePt, reaksi kimia yang terjadi pada katode adalah ….A. Na+(aq) + e– ⎯⎯→ Na(s)B. 4OH–(aq) ⎯⎯→ 2H2O( ) + O2(g) + 4e–

C. 2H2O( ) + 2e– ⎯⎯→ H2(g) + 2OH–(aq)D. 2H+(aq) + 2e– ⎯⎯→ H2(g)E. 2H2O( ) ⎯⎯→ 4H+(aq) + O2(g) + 4e–

24. UMPTN 1995 B:Oksidasi satu mol ion CN– menjadi ion CNO–

memerlukan muatan listrik sebanyak ….A. 1 F D. 4 FB. 2 F E. 6 FC. 3 F

25. Diketahui data potensial reduksi standar:1. Fe3+(aq) + e– ⎯⎯→ Fe2+(aq) Eo = + 0,77 V2. Cu2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Cu(s) Eo = + 0,34 V3. Pb2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Pb(s) Eo = – 0,13 V4. H2O( )+e– ⎯⎯→ H2(g)+OH–(aq)Eo=+ 0,50 VBerdasarkan data tersebut, urutan yang terlebih dahuludielektrolisis pada katode adalah ….


A. 1, 2, 3, 4B. 1, 3, 4, 2C. 1, 4, 2, 3D. 1, 4, 3, 2E. 1, 3, 2, 4

26. UMPTN 1997 A:Untuk mereduksi 60 g ion Ca2+ menjadi Ca (Ar Ca =40) diperlukan ....A. 1,0 F D. 3,0 FB. 1,5 F E. 4,0 FC. 2,0 F

27. Pada percobaan elektrolisis, perbandingan tetapanFaraday terhadap tetapan Avogadro adalah ….A. jumlah mol elektronB. jumlah elektronC. muatan elektronD. muatan satu mol elektronE. muatan pada ion

28. Pada elektrolisis CdSO4 menggunakan elektrodekarbon terbentuk endapan Cd sebanyak 2 g di katode(Ar Cd=112). Volume O2 yang terbentuk di anodepada STP adalah ….A. 0,2 LB. 0,4 LC. 0,5LD. 0,6LE. 0,8 L

29. Dua buah sel masing-masing berisi larutan NiCl2 danAgNO3 dihubungkan secara seri. Jika selama elektrolisispada sel kedua terbentuk 0,54 gram perak (Ar Ag=108) maka massa nikel (Ar Ni =59) yang terbentukpada sel pertama adalah ….A. 147,5 mgB. 295,0 mgC. 442,5 mgD. 590,0 mgE. 737,5 mg

30. Pada elektrolisis, jumlah arus listrik pada waktu tertentudapat mengendapkan 0,01 mol Ag. Jika jumlah aruslistrik dan waktu yang sama dialirkan ke dalam larutanCu2+ maka logam Cu yang diendapkan sebanyak ….A. 0,001 molB. 0,005 molC. 0,010 molD. 0,02 molE. 0,10 mol

31. UMPTN 1998 B:Perkaratan besi pada suhu kamar dipengaruhi olehadanya ….A. oksigen sajaB. air dan nitrogenC. oksigen dan airD. air dan argonE. air saja

32. Aluminium walaupun tergolong logam reaktif, tetapitidak bereaksi dengan oksigen dari udara. Hal inidisebabkan ….A. dilindungi oleh sejumlah kecil pengotornyaB. oksidanya membentuk lapisan pelindung yang

kuat pada logamC. gas N2 dan CO2 di udara melindungi oksidasi

aluminumD. membentuk lapisan pelindung melalui reaksi

dengan belerang di udaraE. aluminium tergolong logam mulia

33. Gambar berikut menunjukkan pembentukan korosipada besi.

Percobaan yang terjadi korosi adalah ....A. 1 dan 3 D. 1 dan 5B. 2 dan 4 E. 2 dan 5C. 3 dan 5

34. Untuk menghambat korosi, pipa besi yang dipendamdalam tanah dihubungkan dengan logam yang lebihreaktif, seperti Mg. Pada sistem ini ….A. elektron mengalir dari Fe ke MgB. Mg mengalami oksidasiC. Fe berfungsi sebagai anodeD. Fe melepaskan elektronE. Mg berfungsi sebagai katode

35. Jenis inhibitor yang mengendalikan korosi dengan caramenangkap gas O2 adalah inhibitor ....A. katodikB. anodikC. campuranD. adsoprsiE. coating

1 2 3 4 5

udara+ air

udaratanpa air

air tanpaudara

tanpa udaradan air

udara + air +garam

oliKapas +CaCl2

Air sudahdididihkan


B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. Setarakanlah reaksi redoks berikut dalam suasana asam

menggunakan metode setengah reaksi.a. Cu(s) + HNO3(aq) ⎯⎯→ Cu2+ + NO(g)b. Cr2O7

2– + Cl– ⎯⎯→ Cr3+ + Cl2(g)c. Pb(s) + PbO2(s) + H2SO4(aq) ⎯⎯→ PbSO4(s)d. Mn2+ + NaBiO3 (s) ⎯⎯→ Bi3+ + MnO4

–

e. H3AsO4(aq) + Zn(s) ⎯⎯→ AsH3(s)+ Zn2+

f. Br–+ MnO4– ⎯⎯→ Br2( )+ Mn2+

g. CH3OH(aq)+ Cr2O72– ⎯⎯→ CH2O(aq)+ Cr3+

2. Setarakanlah reaksi redoks berikut dalam suasana basamenggunakan metode setengah reaksi.a. Al(s) + MnO4

– ⎯⎯→ MnO2(s) + Al(OH)4–

b. Cl2(g) ⎯⎯→ Cl– + ClO–

c. NO2– + Al(s) ⎯⎯→ NH3(aq) + AlO2

–

d. MnO4– + S2

– ⎯⎯→ MnS(s)+ S(g)e. CN– + MnO4

– ⎯⎯→ CNO– + MnO2(s)3. Gas klor pertama kali dibuat oleh Scheele tahun 1774

melalui oksidasi asam klorida dengan mangan(IV)oksida. Reaksinya:NaCl(aq) + H2SO4(aq) + MnO2(s) ⎯⎯→

Na2SO4(aq)+ MnCl2(aq) + H2O( ) + Cl2(g)Setarakanlah reaksi tersebut dengan metode PBO.

4. Mengapa nilai potensial sel merupakan kekuatan relatifyang harganya tidak mutlak?

5. Sel volta tersusun atas elektrode seng dalam larutanseng sulfat dan elektrode nikel dalam larutan nikelsulfat. Setengah reaksinya adalahZn(s) ⎯⎯→ Zn2+(a ) + 2e–

Ni2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Ni(s)Gambarkan diagram sel, kemudian tunjukkan anode,katode, arah aliran elektron, dan gerakan kation.

6. Hitunglah potensial sel yang diperoleh dari sel pada25oC menggunakan elektrode di mana I–(aq)dihubungkan dengan I2(s) dan elektrode lain denganlogam krom yang dicelupkan ke dalam larutanCr3+(aq).

7. Ketika besi berkarat, permukaan logam berperan sebagaianode sel volta. Mengapa logam besi menjadi katodedari sel volta jika dihubungkan dengan logam Mg atauZn? Jelaskan.

8. Tentukanlah produk elektrolisis larutan LiBr danhitunglah massa setiap produk yang dibentuk melaluielektrolisis untuk 1 jam dengan arus 2,5 A.

Deskripsi Unsur-UnsurGolongan Utama

A. Unsur-Unsur GasMulia

B. Unsur-UnsurHalogen

C. Unsur-UnsurGolongan Alkali

D. Unsur-UnsurGolongan AlkaliTanah

E. Aluminiumdan Senyawanya

F. Karbon dan SilikonG. Nitrogen, Oksigen,

dan Belerang

memahami karakteristik unsur-unsur penting, kegunaan, dan bahayanya sertaterdapatnya di alam.


• mengidentifikasi kelimpahan unsur-unsur utama di alam dan produk yangmengandung unsur tersebut;

• mendeskripsikan kecenderungan sifat fisik dan kimia unsur utama (titikdidih, titik leleh, kekerasan, warna, kelarutan, kereaktifan dan sifat khususlainnya);

• menjelaskan manfaat, dampak dan proses pembuatan unsur-unsur dansenyawanya dalam kehidupan sehari-hari.


Sampai saat ini, lebih dari seratus macam unsur sudah dikenal dandiidentifikasi sifat-sifat dan manfaatnya, baik dalam bentuk unsur bebasmaupun dalam bentuk senyawanya. Sifat-sifat unsur yang miripdigolongkan ke dalam satu golongan dalam sistem periodik. Pengetahuanakan sifat-sifat unsur dapat digunakan untuk berbagai aplikasi yangbermanfaat bagi manusia dan lingkungannya.

Hampir semua industri kimia bahkan industri otomotif melibatkanunsur-unsur golongan utama. Apa sajakah unsur-unsur golongan utamatersebut? Bagaimanakah kecenderungan sifat fisika dan kimia unsur-unsurgolongan utama dan proses pembuatannya? Anda akan mengetahuinyasetelah mempelajari bab ini.

61

Pertambangan batubara yang terdapat di Pulau Kalimantan.

Sumber: www.geokem.com

Bab

3


A. Unsur-Unsur Gas MuliaSelama ini Anda tentu berpandangan bahwa unsur-unsur gas mulia

bersifat stabil, dalam arti tidak dapat membentuk senyawa. Merekacenderung menyendiri sehingga gas mulia mendapat julukan gas lembam(inert). Namun, pada 1962 pandangan tersebut gugur sebab beberapasenyawa gas mulia dapat disintesis, walaupun tidak semua gas mulia dapatdibentuk senyawanya.

1. Kelimpahan Gas Mulia di AlamPada 1892, Lord Rayleight menemukan bahwa massa jenis gas nitrogen

yang diperoleh dari udara (1,2561 g L–1) lebih besar dari yang diperoleh darihasil penguraian senyawa nitrogen di laboratorium (1,2498 g L–1). Diamenyimpulkan gas nitrogen dari udara mengandung gas lain.

Untuk mengetahui gas tersebut, Rayleight bersama-sama illiamRamsay melakukan penyelidikan dengan cara mereaksikan gas nitrogendari udara dengan magnesium pada suhu tinggi menjadi padatan Mg3N2dan gas sisa yang tidak reaktif. Gas sisa selanjutnya dimasukkan ke dalamtabung hampa udara dan dilewatkan muatan listrik bertegangan tinggihingga terpancar sinar yang berwarna merah-hijau.

Ramsay dan Rayleight menyimpulkan bahwa gas sisa adalah unsurbaru, disebut argon (dalam bahasa unani argos, artinya malas). Merekamenduga bahwa argon termasuk dalam kolom unsur baru pada tabelperiodik, terletak antara halogen dan logam alkali.

Setelah ditemukan gas argon, gas mulia yang lain ditemukan. Ramsaymenemukan bahwa di udara juga terdapat gas mulia lain yang merupakankomponen utama matahari sehingga gas tersebut dinamakan helium( unani, helios, artinya matahari). Gas mulia berikutnya yang ditemukanRamsay adalah gas neon (neos, artinya baru), kripton (kryptos, artinyatersembunyi), dan xenon ( enos, artinya asing).

2. Sifat-Sifat Unsur Gas MuliaPada pembahasan Ikatan Kimia di Kelas X, gas mulia dianggap stabil

karena memiliki konfigurasi elektron yang terisi penuh:He: 1s2

Ne: 1s2 2s2 2p6

Ar: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Xe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6

1s2He

2s2 2p6

Ne3s2 3p6

Ar4s2 4p6

Kr5s2 5p6

Xe6s2 6p6

Rn

III A

1. Masih ingatkah Anda mengenai sistem periodik Mendeleeve?2. Apakah yang dimaksud dengan unsur-unsur golongan utama dalam tabel

periodik?3. Sifat-sifat apa sajakah yang Anda ketahui dari unsur-unsur golongan utama

berdasarkan sistem periodik?

Tes Kompetensi Awal

Cari tahu oleh Anda suatu prosedur penyelidikan untuk mensintesis Mg3N2 darilogam magnesium dan gas nitrogen.

Kegiatan InkuiriKata Kunci

• Gas mulia• Inert• Gas monoatomik• Konfigurasi oktet• Distilasi bertingkat

63Deskripsi Unsur-Unsur Golongan Utama

Udara kering danbersih pada 20 atm

Menara pendingin

Kompresor Udara cair

Selama beberapa tahun, pandangan tersebut dijadikan acuan padapembentukan ikatan kimia. Menurut teori Lewis, gas mulia tidak reaktifsebab memiliki konfigurasi oktet.

Ketidakreaktifan gas mulia juga dapat dilihat dari data energi ionisasinya.Makin besar energi ionisasi, makin sukar gas mulia membentuk senyawa.Gas helium dan neon hingga saat ini belum dapat dibuat senyawanya.

Pada tekanan normal, semua gas mulia dapat dipadatkan, kecualihelium. Gas helium hanya dapat dipadatkan pada tekanan sangat tinggi,di atas 25 atm. Oleh karena gas helium merupakan gas yang memiliki titikleleh dan titik didih paling rendah maka gas tersebut dapat digunakansebagai pendingin untuk mempertahankan suhu di bawah 10 K. Pada 4 K,gas helium menunjukkan sifat super fluida tanpa viskositas disebut superkonduktor, yaitu zat yang memiliki daya hantar listrik tanpa hambatan danmenolak medan magnet. Daya hantar listrik helium pada 4 K, 800 kalilebih cepat dibandingkan kawat tembaga.

3. Pembuatan dan Kegunaan Unsur Gas MuliaSecara komersial, semua gas mulia, kecuali helium dan radon

diperoleh melalui distilasi bertingkat udara cair. Perbedaan titik didihyang tinggi memungkinkan gas-gas mulia di udara dapat dipisahkan.

Gas mulia banyak dipakai sebagai gas pengisi lampu pijar dan neon.Hampir semua gas mulia berwarna terang jika loncatan bunga api listrikdilewatkan ke dalam tabung berisi gas mulia. Neon berwarna merah,argon berwarna merah muda, kripton berwarna putih-biru, dan xenonberwarna biru.

Tabel 3.1 Energi Ionisasi Pertama Unsur-Unsur Gas Mulia

HeNeArKrXeRn

Gas mulia EI(kJ mol–1)

237720881527135611761042

SekilasKimia

Sumber: Jendela Iptek: Kimia, 1997

Gas mulia merupakan gas monoatomik, tidak berwarna, tidak berasa,dan tidak berbau. Argon, kripton, dan xenon sedikit larut dalam air akibatterjebak di antara molekul air. Helium dan neon tidak dapat larut dalamair, sebab jari-jari atomnya terlalu kecil hingga dapat meninggalkan air.Beberapa sifat fisika gas mulia dapat dilihat pada tabel berikut.

Jari-jari (pm)Kerapatan (g cm–3)Titik didih (°C)Titik leleh (°C)

Sifat Fisika HeTabel 3.2 Sifat Fisika dan Kimia Unsur-Unsur Gas Mulia

Ne Ar Kr e Rn

930,18–269–272

1120,90–246–249

1541,80–186–189

1693,75–153–157

1905,8

–108–112

22510

–62–71

Gambar 3.1Skema pencairan udara, digunakandalam pembuatan udara cairkomersial.

Sumber: Chemistry (Zumdahl., and Steven, S), 1989

Sumber: Chemistry with Inorganic Qualitative Analysis, 1989

Ramsay adalah seorang ahlikimia berkebangsaan Inggrisyang menemukan argon. Diabekerja sama dengan ahli fisikaLord Rayleight. Pada tahun 1904dia menerima hadiah Nobeluntuk kimia.

Sir William Ramsay(1852–1916)


Sumber helium adalah gas alam. Helium memiliki titik didih palingrendah sehingga banyak dipakai sebagai pendingin. Gas mulia juga dipakaisebagai pelarut gas oksigen bagi para penyelam dan sebagai udara atmosferbagi pesawat ruang angkasa.

Oleh karena tabung yang berisi gas mulia menghasilkan cahayaberwarna terang jika dilewatkan loncatan bunga api listrik maka gasmulia banyak digunakan dalam alat penerang (Gambar 3.2). Lampuneon dari gas mulia banyak digunakan dalam papan reklame. Heliumdan nitrogen digunakan sebagai pengisi bola lampu pijar. Dalam bolalampu, campuran gas tersebut mengkonduksi panas dari filamen tungsten.

Gas mulia juga digunakan dalam sejumlah sinar laser. Laser dari neon-helium pertama kali dioperasikan sebagai gas laser yang kontinu. Lasertersebut memancarkan cahaya merah dengan panjang gelombang 632,8 nm.

Argon merupakan gas mulia terbanyak di udara, diperoleh dengancara pemanasan udara kering dengan CaC2. Menurut cara ini, gas O2dan N2 bereaksi dengan CaC2 dan menyisakan gas argon. Persamaankimianya:

Udara + 3 CaC2 ⎯⎯→ CaCN2 + 2CaO + 5 C + ArGas argon digunakan sebagai gas penyambung (las) logam (Gambar 3.4).Dalam sistem pengukuran, kripton digunakan sebagai standar satuan

panjang. Ukuran panjang satu meter didefinisikan sebagai 1.650.763,73kali panjang gelombang spektrum garis ungu-merah dari atom kripton.

4. Senyawa Gas MuliaNeil Bartlett, orang pertama yang membuat senyawa gas mulia. Dia

mengetahui bahwa molekul oksigen dapat bereaksi dengan platinaheksafluorida, PtF6 membentuk padatan ionik [O2

+][PtF6–]. Oleh karena

energi ionisasi gas xenon (1,17 × 103 kJ mol–1) tidak berbeda jauh denganmolekul oksigen (1,21×103 kJ mol–1), Bartlett menduga bahwa xenonjuga dapat bereaksi dengan platina heksafluorida.

Pada tahun 1962, Bartlett berhasil mensintesis senyawa xenon denganrumus XeF6 berwarna jingga-kuning (lihat Gambar 3.5). Selain itu, xenonjuga dapat bereaksi dengan fluor secara langsung dalam tabung nikelpada suhu 400°C dan tekanan 6 atm menghasilkan xenon tetrafluorida,berupa padatan tidak berwarna dan mudah menguap.

Xe(g) + 2F2(g) ⎯⎯→ XeF4(s)Sejak saat itu banyak senyawa gas mulia yang dibuat dengan unsur-unsur yangkeelektronegatifan tinggi, seperti fluor dan oksigen. Lihat Tabel 3.3.

Di antara semua unsur gas mulia, baru kripton dan xenon yang dapatdibuat senyawanya. Mengapa kedua gas mulia ini dapat membentuk senyawa?

Gambar 3.3Lampu kilat (blitz) yang dipakai padafoto analog mengandung gas xenon.


Gambar 3.2Berbagai jenis lampu berisi gas

mulia.


Gambar 3.4Gas argon banyak digunakan dalam

las (menyambung) logam.



Hal ini berkaitan dengan jari-jari atom gas mulia. Pada tabel periodik,jari-jari atom gas mulia makin ke bawah makin besar. Akibatnya, gayatarik inti terhadap elektron valensi makin berkurang sehingga atom-atomgas mulia seperti xenon dan kripton lebih reaktif dibandingkan gas muliayang lain. Radon dengan jari-jari paling besar juga dapat bereaksi denganoksigen atau fluor, tetapi karena radon merupakan unsur radioaktifmenjadikan senyawa yang terbentuk sukar dipelajari.

Jika senyawa-senyawa fluorida dari xenon direaksikan dengan airakan terbentuk senyawa xenon yang lain. Persamaan kimianya:

2XeF2 + 2H2O ⎯⎯→ 2Xe + O2 + 4HF6XeF4 + 12H2O ⎯⎯→ 2XeO3 + 4Xe + 3O2 + 24HFXeF6 + H2O ⎯⎯→ XeOF4 + 2HF

Xenon trioksida, XeO3 merupakan oksida xenon yang paling utama.XeO3 memiliki bentuk padat berwarna putih dan bersifat eksplosif. Akantetapi, jika dilarutkan dalam air, sifat eksplosif XeO3 akan hilang sebabterbentuk senyawa asam ksenat, H2XeO4, yang bersifat oksidator kuat.

Xenon trioksida dapat juga bereaksi dengan suatu basa, seperti NaOHmembentuk garam ksenat dan garam perksenat. Persamaan kimianya:

XeO3 + NaOH ⎯⎯→ NaHXeO4 (natrium ksenat)4NaHXeO4 + 8NaOH ⎯⎯→ 3Na4XeO6 + Xe + 6H2O (natrium perksenat)

Gambar 3.5Kristal XeF4Pertama dibuat tahun 1962, melaluireaksi langsung Xe(g) dan F2(g) dalamkamar reaktor nikel pada 400°C dan 6atm.


1. Xenon difluorida dihidrolisis dalam larutan basamenghasilkan xenon, ion fluorida, dan O2. Tuliskanpersamaan reaksinya.

2. Xenon difluorida adalah oksidator yang kuat. Dalamlarutan HCl senyawa ini tereduksi menjadi xenon


dan HF. Tuliskan reaksi redoksnya, disertai denganHCl yang dioksidasi menjadi Cl2.

3. Gambarkan struktur molekul dari XeF2, XeF4, danXeF6. Hibridisasi apa yang terjadi pada senyawatersebut?

Sumber: Chemistry, 2000

Xenon difluoridaXenon tetrafluoridaXenon heksafluoridaXenon trioksidaXenon tetroksida

Senyawa Rumus

XeF2

XeF4

XeF6

XeO3

XeO4

Deskripsi

Kristal tak berwarnaKristal tak berwarnaKristal tak berwarna

Kristal tak berwarna, eksplosifGas tak berwarna, eksplosif

Tabel 3.3 Senyawa yang Mengandung Unsur Gas Mulia (Xenon) denganUnsur Elektronegatif

Gambarkan struktur molekul dari senyawa xenon, kemudian hubungkan dengan teorioktet dari Lewis. Adakah penyimpangan? Tergolong senyawa apakah menurut Lewis?

Kegiatan Inkuiri

Sumber: General Chemistry , 1990


Gambar 3.6Mineral fluoroapatit dan fluorit

(fluorosfar)

[He]2s22p5

F[Ne]3s2 3p5

Cl[Ar]4s2 4p5

Br[Kr]5s2 5p5

I[Xe]6s2 6p5

At

II A


B. Unsur-Unsur HalogenBerdasarkan konfigurasi elektronnya, halogen menempati golongan

VIIA dalam tabel periodik. Atom-atom unsur halogen memiliki afinitaselektron tinggi sehingga mudah menerima elektron membentukkonfigurasi elektron gas mulia. Oleh sebab itu, unsur-unsur halogen tidakpernah ditemukan dalam keadaan unsur bebas di alam.

1 Kelimpahan Unsur HalogenHalogen umumnya terdapat dalam bentuk garamnya. Oleh sebab itu,

unsur-unsur golongan VIIA dinamakan halogen, artinya pembentuk garam(halos dan genes, halos = garam; genes = pembentuk atau pencipta).

Fluorin dan klorin merupakan unsur halogen yang melimpah di alam.Fluorin terdapat dalam mineral fluorapatit, 3Ca3(PO4)2.CaF2 dan mineral fluorit,CaF2. Bentuk kedua mineral tersebut ditunjukkan pada Gambar 3.6.

Klorin melimpah dalam bentuk NaCl terlarut di lautan maupunsebagai deposit garam. Bromin kurang melimpah, terdapat sebagai ion Brdalam air laut. Iodin terdapat dalam jumlah sedikit sebagai NaI dalamair laut dan sebagai NaIO3 bersama-sama garam nitrat. Unsur astatintidak dijumpai di alam sebab bersifat radioaktif sehingga mudah berubahmenjadi unsur lain yang lebih stabil.

2. Sifat-Sifat Unsur HalogenSemua unsur halogen terdapat sebagai molekul diatom, yaitu F2, Cl2,

Br2, dan I2. Fluorin dan klorin berwujud gas, fluorin berwarna kuningpucat dan klorin berwarna kuning kehijauan. Bromin mudah menguap,cairan dan uapnya berwarna cokelat-kemerahan. Iodin berupa zat padatberwarna hitam mengkilap yang dapat menyublim menghasilkan uapberwarna ungu (lihat Gambar 3.7).

Unsur-unsur halogen mudah dikenali dari bau dan warnanya.Halogen umumnya berbau menyengat, terutama klorin dan bromin(bromos, artinya pesing). Kedua gas ini bersifat racun sehingga harusditangani secara hati-hati. Jika wadah bromin bocor maka dalam beberapasaat, ruangan akan tampak cokelat-kemerahan. Titik leleh, titik didih,dan sifat-sifat fisika lainnya ditunjukkan pada Tabel 3.4.

Titik leleh (°C)Titik didih (°C)Massa jenis (g cm–3)KeelektronegatifanAfinitas eletron (kJ mol–1)Jari-jari ion ( )Jari-jari kovalen ( )

Sifat Sifat Unsur FTabel 3.4 Beberapa Sifat Unsur-Unsur Golongan VIIA

–220 –1880,0017

4,0– 3281,190,64

Cl –101 –35

0,00323,0

–3491,670,99

–7 –593,122,8

–3251,821,14

1141844,932,5

– 2952,061,33

Br I– – –2,2

–270–

1,48

At

Kenaikan titik leleh dan titik didih dari atas ke bawah dalam tabelperiodik disebabkan gaya London di antara molekul halogen yang makinmeningkat dengan bertambahnya panjang ikatan. Gaya berbanding lurusdengan jarak atau panjang ikatan.



Kereaktifan halogen dapat dipelajari dari jari-jari atomnya. Dari ataske bawah, jari-jari atom meningkat sehingga gaya tarik inti terhadappenerimaan (afinitas) elektron makin lemah. Akibatnya, kereaktifanunsur-unsur halogen dari atas ke bawah berkurang.

Kereaktifan halogen dapat juga dipelajari dari afinitas elektron.Makin besar afinitas elektron, makin reaktif unsur tersebut. Dari atas kebawah dalam tabel periodik, afinitas elektron unsur-unsur halogen makinkecil sehingga kereaktifannya: F Cl Br I.

Oleh karena unsur halogen mudah menerima elektron maka semuaunsur halogen merupakan oksidator kuat. Kekuatan oksidator halogenmenurun dari atas ke bawah dalam tabel periodik. Hal ini dapat dilihatdari potensial reduksi standar:

F2 + 2e– ⎯⎯→ 2F– E° = +2,87 VCl2 + 2e– ⎯⎯→ 2Cl– E° = +1,36 VBr2 + 2e– ⎯⎯→ 2Br– E° = +1,07 VI2 + 2e– ⎯⎯→ 2I– E° = +0,54 V

Berdasarkan data potensial reduksi standar dapat disimpulkan bahwaF2 merupakan oksidator paling kuat. Oleh karena itu, unsur halogendapat mengoksidasi halogen lain yang terletak di bawahnya dalam tabelperiodik, tetapi reaksi kembalinya tidak terjadi.

Kekuatan oksidator F2, Cl2, Br2, dan I2 dapat dilihat dari reaksiantarhalogen. Gas fluorin dapat mengoksidasi unsur-unsur halogen yangberada di bawahnya:

F2(g) + 2Cl–(aq) ⎯⎯→ 2F–(aq) + Cl2(g)

F2(g) + 2Br–(aq) ⎯⎯→ 2F–(aq) + Br2(g)

F2(g) + 2l–(aq) ⎯⎯→ 2F–(aq) + l2(s)

Demikian pula jika gas klorin ditambahkan ke dalam larutan yangmengandung ion Br– atau ion I–, akan terbentuk bromin dan iodin.

Cl2(aq) + 2Br–(aq) ⎯⎯→ 2Cl–(aq) + Br2(aq)

Cl2(aq) + 2I–(aq) ⎯⎯→ 2Cl–(aq) + I2(aq)

Reaksi Cl2 dengan Br– atau I– dapat digunakan untuk identifikasi bromindan klorin dalam suatu senyawa ion.

Gambar 3.7Kristal Iodium apabila dipanaskantidak mencair, tetapi menyublim.

Sumber: Chemistry: The molecularScience, 1997

Halogen dapat mengoksidasi halogenlain yang berada di bawahnya dalamtabel periodik, tetapi reaksikebalikannya tidak terjadi.

Halogen can be oxidized by anotherhalogen which is under the first one inperiodic table, but the oppositereaction will not occur.

NoteCatatan

Aktivitas Kimia 3.1

Daya Oksidasi dan Reduksi Unsur HalogenTujuanMenunjukkan sifat oksidator halogen dan daya pereduksi halidanya.

Alat1. Tabung reaksi2. Botol pereaksi3. Tabung "Y"Bahan1. Kaporit2. HCl pekat3. Aquades (air suling)4. Larutan Kl5. Kloroform

Kata Kunci• Molekul diatom• Oksidator kuat


Langkah KerjaPembuatan larutan klorin1. Siapkan Tabung "Y"

seperti gambar berikut.2. Tambahkan kaporit pada kaki kiri dan HCl pekat

pada kaki kanan.3. Masukkan aquades pada botol pereaksi.4. Putar tabung Y sedemikian rupa sehingga HCl pekat mengalir

ke dalam kaporit. Lakukan sampai terbentuk larutan klorin jenuh.Menunjukkan oksidator klorin1. Siapkan tabung reaksi yang berisi campuran larutan Kl dan kloroform.2. Tambahkan larutan Cl2 jenuh hasil reaksi ke dalam tabung reaksi. Amati

perubahan yang terjadi.

Pertanyaan1. Apakah yang dapat Anda amati dari percobaan pembuatan larutan klorin?2. Tuliskan reaksi yang terjadi antara kaporit (CaOCl2) dan HCl.3. Tuliskan reaksi yang terjadi antara Kl dan Cl2. Zat apakah yang terdapat dalam

kloroform?4. Berapa potensial sel dalam reaksi tersebut?5. Apakah yang dapat Anda simpulkan dari pengamatan percobaan ini? Diskusikan

dengan teman atau guru Anda.

Nilai GGL dapat dipakai untuk meramalkan kespontanan reaksi.Pada reaksi halogen dan air, nilai GGL dapat dihitung dari potensialreduksi standar, misalnya:

2F2(g) + 2H2O( ) ⎯⎯→ 4HF(aq) + O2(g) E° = 2,05 V

Oleh karena potensial sel sangat tinggi maka reaksi fluorin dan airberlangsung sangat dahsyat.

Reaksi gas Cl2, Br2, dan I2 dengan air menghasilkan nilai GGLberturut-turut 0,54 volt; 0,24 volt; dan –0,28 volt. Berdasarkan nilai GGL,gas Cl2 dan Br2 dapat bereaksi, sedangkan I2 tidak bereaksi.

Cl2(g) + H2O( ) HClO(aq) + HCl(aq)Br2(aq) + H2O( ) HBrO(aq) + HBr(aq)

Kelarutan halogen dalam air beragam. Gas F2 bereaksi dengan airmembentuk HF. Gas Cl2 dan Br2 larut baik dalam air, sedangkan I2 sukarlarut dalam air. Agar I2 dapat larut dalam air, harus ditambah KI karenaterbentuk senyawa kompleks I3

–.

KI(aq) + I2(s) ⎯⎯→ KI3(aq)

Halogen dapat bereaksi dengan hampir semua unsur, baik unsur logammaupun nonlogam. Demikian pula dengan sesama halogen dapat membentuksenyawa antarhalogen, seperti ClF, BrF, IBr, ClF3, ClF5, dan IF7.

Jelaskan kelarutan gas halogen menggunakan data potensial reduksi standar antara gashalogen dan air. Mengapa F2bereaksi, sedangkan yang lain tidak bereaksi?

Kegiatan Inkuiri

Berdasarkan sifat periodik unsur-unsur halogen, HF diharapkanmempunyai titik didih paling rendahdengan HCl, HBr, dan HI. Hal ini disebabkan HF mempunyai ikatan ....A. ionB. hidrogenC. kovalenD. van der WaalsE. kovalen ionPembahasanHF seharusnya mempunyai titik didihyang rendah dibandingkan dengan HCl,HBr, dan HI karena mempunyai Mr terkecilsehingga ikatan Van der Walls palingrendah. Akan tetapi, kenyataannya HFmempunyai titik didih tertinggi karenamempunyai ikatan hidrogen.Jadi, jawaban yang dimaksud adalahikatan van der waals. (D)

SPMB 2002

Mahir Menjawab

Larutan KI + kloroform


3. Pembuatan dan Kegunaan Unsur HalogenGas F2 merupakan oksidator kuat sehingga hanya dapat dibuat melalui

elektrolisis garamnya, yaitu larutan KF dalam HF cair. Dalam elektrolisisdihasilkan gas H2 di katode dan gas F2 di anode. Perhatikan Gambar 3.8

Gas F2 diproduksi secara komersial untuk bahan bakar nuklir uranium.Logam uranium direaksikan dengan gas fluorin berlebih menghasilkanuranium heksafluorida, UF6 (padatan berwarna putih dan mudah menguap).

KlorinBrominIodin

HalogenTabel 3.5 Senyawa Halogen yang Dapat Membentuk Asam Okso

HClOHBrOHIO

HipohalidaHClO2

HBrO2(*)HIO2(*)

HalitHClO3

HBrO3

HIO3

HalatHClO4

HBrO4(*)HIO4

Perhalat

Pada senyawa antarhalogen, biloks positif dimiliki oleh halogendengan keelektronegatifan lebih kecil. Misalnya, dalam molekul ClF3,biloks Cl = +3 dan biloks F = –1.

Halogen bereaksi dengan logam membentuk senyawa ionik. Dengan unsurbukan logam, halogen membentuk senyawa kovalen. Baik dalam senyawa ionikmaupun kovalen, pada umumnya halogen memiliki bilangan oksidasi 1.

Semua unsur halogen dapat membentuk asam okso, kecuali fluorin.Bilangan oksidasinya mulai dari +1, +3, +5, dan +7. Contohnya dapatdilihat pada Tabel 3.5.

F2

Anode

H2Katode

Larutan KFdalam HF cair

HF

Gambar 3.8Pembuatan gas F2 secaraelektrolisis


(*) HBrO2, HIO2, dan HBrO4 tidak stabilsehingga sukar dibuat.

(*) HBrO2, HIO2, and HBrO4 are unstablethus those are difficult to be produced.

NoteCatatan

Kata Kunci• Senyawa ionik• Senyawa antarhalogen• Senyawa kovalen• Asam okso• Elektrolisis


Reaksi AntarhalogenTuliskan persamaan setara untuk reaksi berikut jika dapat bereaksi.(a) I–(aq) + Br2( )(b) Cl–(aq) + I2(s)Jawab(a) Br2 dapat mengoksidasi ion halogen yang berada di bawahnya pada tabel periodik.

Dengan demikian, Br2 akan mengoksidasi I– :2I–(aq) + Br2( ) ⎯⎯→ 2Br– (aq) + I2(s)

(b) Ion Cl– adalah ion halogen berada di atas iodium dalam tabel periodik. Olehkarena itu, I2 tidak dapat mengoksidasi Cl– . Jadi, tidak akan terjadi reaksi:Cl–(aq) + I2(s) ⎯⎯→

Contoh 3.1


Gas Cl2 dibuat melalui elektrolisis lelehan NaCl, reaksinya:

Anode: Cl–( ) ⎯⎯→ Cl2(g)

Katode: Na+( ) ⎯⎯→ Na(s)

Gas Cl2 digunakan sebagai bahan dasar industri plastik, seperti vinilklorida, CH2=CHCl (untuk PVC), CCl4 (untuk fluorokarbon), danCH3Cl (untuk silikon dan TEL). Dalam jumlah besar, klorin digunakanuntuk desinfektan, pemutih, pulp kertas, dan tekstil.

Gas Br2 dibuat dari air laut melalui oksidasi dengan gas Cl2. Secarakomersial, pembuatan gas Br2 sebagai berikut.a. Air laut dipanaskan kemudian dialirkan ke tanki yang berada di

puncak menara.b. Uap air panas dan gas Cl2 dialirkan dari bawah menuju tanki. Setelah

terjadi reaksi redoks, gas Br2 yang dihasilkan diembunkan hinggaterbentuk lapisan yang terpisah. Bromin cair berada di dasar tangki,sedangkan air di atasnya.

c. Selanjutnya bromin dimurnikan melalui distilasi.Bromin digunakan dalam industri untuk membuat senyawa metil

bromida, CH3Br (sebagai pestisida), perak bromida (untuk film fotografi),dan alkali bromida (untuk sedatif).

Gas I2 diproduksi dari air laut melalui oksidasi ion iodida denganoksidator gas Cl2. Iodin juga dapat diproduksi dari natrium iodat (suatupengotor dalam garam (Chili, NaNO3) melalui reduksi ion iodat olehNaHSO3. Iodin digunakan untuk membuat senyawa AgI sebagai filmfotografi dan KI sebagai nutrisi dan makanan ternak. Beberapa kegunaansenyawa halogen dijabarkan pada Tabel 3.6.

Gambar 3.9


AgBr, AgICCl4

CH3BrC2H4Br2

C2H4ClC2H5ClHClNaClONaClO3

KI

Senyawa KegunaanFilm fotografiIndustri fluorokarbonPestisidaPenangkapan timbal dalam gasolinIndustri polivinil klorida dan plastikIndustri TELPengolahan logam dan makananPemutih pakaian dan industri hidrazinPemutih kertas dan pulpNutrisi manusia dan suplemen makanan hewan

Tabel 3.6 Beberapa Kegunaan Senyawa Halogen

(a) Gas Br2 dibuat dari air laut melaluioksidasi dengan gas Cl2..

(b) Pelat film ini dilapisi oleh AgBr,yang sensitif terhadap cahaya.

(a) (b)


4. Sifat dan Pembuatan Senyawa HalogenSenyawa halogen yang penting adalah asam hidrogen halida (HX),

asam okso-halida (HXOn), dan garamnya (MX). Setiap unsur halogendapat membentuk senyawa biner dengan hidrogen: HF, HCl, HBr, danHI. Semuanya merupakan gas tak berwarna dengan bau sangat tajam.

Titik didih asam halida meningkat dari atas ke bawah dalam sistemperiodik (HCl = –85°C; HBr = –67°C; HI = –35°C), kecuali HF memilikititik didih paling tinggi, yaitu 20°C. Penyimpangan ini sebagai akibatadanya ikatan hidrogen antarmolekul HF yang sangat kuat dibandingkanasam-asam halida yang lain.

Kekuatan asam halida di dalam pelarut air meningkat dari atas kebawah dalam tabel periodik. Hal ini disebabkan oleh jari-jari atomhalogen yang makin besar sehingga kemampuan menarik atom H makinlemah, akibatnya atom H mudah lepas.

Asam-asam halida di dalam air terionisasi sempurna, kecuali asam fluoridatergolong asam lemah dengan derajat ionisasi 2,9%. Persamaan ionisasinya:

HF(aq) H+(aq) + F–(aq)Asam-asam halida dapat disintesis langsung dari unsur-unsurnya,

seperti berikut ini.a. Gas F2 dan H2 bereaksi sangat dahsyat membentuk senyawa HF, tetapi

reaksinya tidak memiliki nilai komersial, sebab gas F2 sendiri dibuatdari penguraian HF.

H2(g) + F2(g) ⎯⎯→ 2HF(g)b. Senyawa HCl dibuat melalui reaksi gas Cl2 dan H2 berlebih.

H2(g) + Cl2(g) ⎯⎯→ 2HCl(g)c. HBr dan HI dibuat dengan cara serupa, tetapi menggunakan

katalis platina sebab reaksi tanpa katalis sangat lambat.H2(g) + Br2(g) PtΔ⎯⎯⎯→ 2HBr(g)

H2(g) + I2(g) PtΔ⎯⎯⎯→ 2HI(g)

Umumnya, asam-asam halida disintesis melalui pemanasan garamhalida dengan asam yang tidak mudah menguap, seperti berikut ini.a. HF, dibuat dari garam CaF2 dan asam sulfat pekat. Reaksinya:

CaF2(s) + H2SO4( ) Δ⎯⎯→ CaSO4(s) + 2HF(g)b. HCl, dibuat dari natrium klorida dan asam sulfat pekat. Reaksinya:

NaCl(s) + H2SO4( ) Δ⎯⎯→ NaHSO4(s) + HCl(g)Pada suhu tinggi, hasil yang terbentuk adalah natrium sulfat:

NaCl(s) + NaHSO4( ) Δ⎯⎯→ Na2SO4(s) + HCl(g)c. HBr dan HI, tidak dapat dibuat dengan H2SO4, sebab dapat

mengoksidasi Br– dan I– menjadi unsur-unsurnya. Dalam hal inidigunakan asam fosfat. Reaksinya:

Tuliskan persamaan reaksi pada pembuatan iodin dari natrium iodat dan natriumhidrogen sulfit.

Kegiatan Inkuiri

Ikatan hidrogen adalah ikatan antaraatom yang mempunyai sifatkeelektronegatifan tinggi, dan atomhidrogen.

Hydrogen bond is the interactionbetween an high electronegativityatom and hydrogen atom.

NoteCatatan

Kata Kunci• Asam halida• Kekuatan asam• Senyawa biner• Pickling


NaBr(s) + H3PO4( ) Δ⎯⎯→ HBr(g) + NaH2PO4(s)

Kegunaan utama HF adalah sebagai bahan baku pembuatan CCl3F,freon, dan teflon (Gambar 3.10). Senyawa CCl3F digunakan sebagaipendingin dan bahan bakar aerosol, yang disintesis dari CCl4 dan HFdengan antimon pentafluorida sebagai katalis. Reaksinya:

CCl4( ) + HF(g) 5SbF⎯⎯⎯→ CCl3F(aq) + HCl(g)Larutan HF dapat digunakan untuk mengetsa (melukis) gelas (Gambar 3.11).

Kegunaan utama HF yang lain adalah sebagai cairan elektrolit dalampengolahan mineral aluminium dan untuk mengetsa gelas. Dalam etsa gelas,HF bereaksi dengan silika (SiO2), kemudian bereaksi dengan gelas. Reaksinya:

6HF(aq) + SiO2(s) ⎯⎯→ H2SiF6(aq) + 2H2O( ) Silika

CaSiO3(s) + 8HF(aq) ⎯⎯→ H2SiF6(aq) + CaF2(aq) + 3H2O( ) Gelas Asam heksafluorosilikat

Senyawa HCl adalah asam keempat yang penting bagi industri asamsetelah asam sulfat, fosfat, dan nitrat. Asam ini digunakan untukmembersihkan permukaan logam dari oksida (disebut pickling) dan untukmengekstrak bijih logam tertentu, seperti tungsten.

Dalam elektrolisis larutan NaCl, gas Cl2 yang dihasilkan pada anodedapat bereaksi dengan larutan NaOH yang dihasilkan di katodemembentuk natrium hipoklorit. Reaksinya:

Cl2(g) + 2NaOH(aq) ⎯⎯→ NaClO(aq) + NaCl(aq) + H2O( )

Larutan NaClO digunakan sebagai pemutih pada industri tekstil.Ion hipoklorit tidak stabil, dan terdisproporsionasi membentuk ion klorat,ClO3

– dan ion klorida, Cl–. Reaksinya:3ClO–(aq) ⎯⎯→ ClO3

–(aq) + 2Cl–(aq)

Gambar 3.11Larutan HF dapat digunakan untuk

mengetsa (melukis) gelas.


Gambar 3.10Polimer jenis politetrafluoroetilen

(teflon) juga merupakan senyawakarbon yang mengandung gugus

fluorin.

Aktivitas Kimia 3.2

Penentuan Kadar NaClO dalam Produk PemutihTujuanMenentukan kadar NaClO dalam produk pemutih.Alat1. Labu erlenmenyer2. Buret3. Pipet tetes4. Gelas ukur5. TimbanganBahan1. 1 g pemutih komersial2. Air3. Larutan kanji4. Larutan KI 0,1 MLangkah Kerja1. Timbang 1 g pemutih komersial dan larutkan ke dalam 25 mL air.2. Masukkan ke dalam labu erlenmeyer dan tambahkan 5 tetes larutan kanji

sebagai indikator.3. Titrasi campuran tersebut dengan larutan KI 0,1 M hingga terbentuk warna

biru muda dari kompleks I2–kanji (titik akhir titrasi).4. Hitung berapa kadar NaClO.

Sumber: und.edu


Kerjakanlah di dalam buku latihan.1. Kerapatan halogen dari atas ke bawah tabel periodik

meningkat, mengapa? Jelaskan.2. Berapakah biloks Br dalam senyawa BrF dan IBr?3. Mengapa fluorin tidak dapat membentuk asam okso,

sedangkan halogen yang lain dapat dibuat?4. Tuliskan persamaan reaksi pembentukan gas HBr dari

reaksi NaBr(s) dan H3PO4.


5. Tuliskan persamaan reaksi pembentukan gas HI darireaksi NaI(s) dan H3PO4.

6. Tuliskan persamaan reaksi antara PCl5 dan H2O.Berapakah bilangan oksidasi Cl dalam PCl5?

7. Gunakan model VSEPR untuk menjelaskan pasanganelektron dan struktur molekul BrF3.

C. Unsur-Unsur Golongan AlkaliUnsur-unsur golongan IA disebut juga logam alkali. Unsur-unsur

alkali merupakan logam yang sangat reaktif. Kereaktifan unsur alkalidisebabkan kemudahan melepaskan elektron valensi pada kulit ns1

membentuk senyawa dengan bilangan oksidasi +1. Oleh sebab itu, unsur-unsur logam alkali tidak ditemukan sebagai logam bebas di alam,melainkan berada dalam bentuk senyawa.

1. Kelimpahan Unsur Logam Alkali di AlamSumber utama logam alkali adalah air laut. Air laut merupakan

larutan garam-garam alkali dan alkali tanah dengan NaCl sebagai zatterlarut utamanya. Jika air laut diuapkan, garam-garam yang terlarutakan membentuk kristal.

Selain air laut, sumber utama logam natrium dan kalium adalahdeposit mineral yang ditambang dari dalam tanah, seperti halit (NaCl),silvit (KCl), dan karnalit (KCl.MgCl.H2O). Mineral-mineral ini banyakditemukan di berbagai belahan bumi.

Pembentukan mineral tersebut melalui proses yang lama. Mineralberasal dari air laut yang menguap dan garam-garam terlarut mengendapsebagai mineral. Kemudian, secara perlahan mineral tersebut tertimbunoleh debu dan tanah sehingga banyak ditemukan tidak jauh dari pantai.

Pertanyaan1. Mengapa diperlukan indikator untuk mengetahui titik akhir titrasi?2. Bagaimanakah persamaan reaksi antara larutan KI dan larutan pemutih?3. Berapakah kadar NaClO?4. Buatlah hasil laporan per kelompok untuk percobaan ini. Kemudian,

presentasikan di depan kelas.

LitiumNatriumKaliumRubidiumCesium

Unsur Sumber UtamaSpodumen, LiAl(Si2O6)

NaClKCl

Lepidolit, Rb2(FOH)2Al2(SiO3)3Pollusit, Cs4Al4Si9O26.H2O

Tabel 3.7 Mineral Utama Logam AlkaliKata Kunci

• Deposit mineral• Energi ionisasi kesatu


Logam alkali lain diperoleh dari mineral aluminosilikat. Litiumterdapat dalam bentuk spodumen, LiAl(SiO3)2. Rubidium terdapat dalammineral lepidolit. Cesium diperoleh dari pollusit yang sangat jarang,CsAl(SiO3)2.H2O. Fransium bersifat radioaktif.

2. Sifat-Sifat Unsur Logam AlkaliUnsur-unsur alkali semuanya logam yang sangat reaktif dengan sifat-

sifat fisika ditunjukkan pada Tabel 3.8. Logam alkali sangat reaktif dalamair. Oleh karena tangan kita mengandung air, logam alkali tidak bolehdisentuh langsung oleh tangan.

Semua unsur golongan IA berwarna putih keperakan berupa logam padat,kecuali cesium berwujud cair pada suhu kamar. Natrium merupakan logamlunak dan dapat dipotong dengan pisau. Kalium lebih lunak dari natrium.

Pada Tabel 3.8 tampak bahwa logam litium, natrium, dan kaliummempunyai massa jenis kurang dari 1,0 g cm–3. Akibatnya, logam tersebutterapung dalam air (Gambar 3.12a). Akan tetapi, ketiga logam ini sangatreaktif terhadap air dan reaksinya bersifat eksplosif disertai nyala.

Sifat-sifat fisika logam seperti lunak dengan titik leleh rendah menjadipetunjuk bahwa ikatan logam antaratom dalam alkali sangat lemah. Iniakibat jari-jari atom logam alkali relatif besar dibandingkan unsur-unsurlain dalam satu periode. Penurunan titik leleh dari litium ke cesiumdisebabkan oleh jari-jari atom yang makin besar sehingga mengurangikekuatan ikatan antaratom logam.

Logam-logam alkali merupakan reduktor paling kuat, sepertiditunjukkan oleh potensial reduksi standar yang negatif.

Tabel 3.8 Sifat-Sifat Fisika Logam Alkali

Titik leleh (°C)Titik didih (°C)Massa jenis (g cm–3)KeelektronegatifanJari-jari ion ( )

Sifat Sifat Li18113470,531,00,9

Na97,88830,970,91,7

K63,67740,860,81,5

Rb38,96881,530,81,67

Cs28,46781,880,71,8

Gambar 3.12(a) Logam litium terapung di air karena

massa jenisnya lebih kecil dari air.(b) Logam natrium harus disimpan

dalam minyak tanah.

Potensial reduksi (V)Logam Alkali Li

–3,05Na

–2,71K

–2,93Rb

–2,99Cs

–3,02

Tabel 3.9 Potensial Reduksi Standar Logam Alkali

Sumber: Sougou Kagashi(a) (b)




Keelektronegatifan logam alkali pada umumnya rendah (cesiumpaling rendah), yang berarti logam tersebut cenderung membentuk kation.Sifat ini juga didukung oleh energi ionisasi pertama yang rendah,sedangkan energi ionisasi kedua sangat tinggi sehingga hanya ion denganbiloks +1 yang dapat dibentuk oleh logam alkali.

Semua logam alkali dapat bereaksi dengan air. Reaksinya melibatkanpergantian hidrogen dari air oleh logam membentuk suatu basa kuatdisertai pelepasan gas hidrogen.

2Na(s) + 2H2O( ) ⎯⎯→ 2NaOH(aq) + H2(g)

Kereaktifan logam alkali terhadap air menjadi sangat kuat dari atas kebawah dalam tabel periodik. Sepotong logam litium jika dimasukkan ke dalamair akan bergerak di sekitar permukaan air disertai pelepasan gas H2. Kaliumbereaksi sangat dahsyat disertai ledakan dan nyala api berwarna ungu.

Dalam udara terbuka, logam alkali bereaksi denganoksigen membentuk oksida. Litium membentuk Li2O,natrium membentuk Na2O, tetapi produk yang dominanadalah natrium peroksida (Na2O2).

Jika kalium dibakar dengan oksigen, produk dominanadalah kalium superoksida (K2O), suatu senyawa berwarnakuning-jingga. Oksida ini merupakan senyawa ion dariion K+ dan ion O2

–.Logam alkali bereaksi dengan halogen membentuk

garam halida. Pada suhu tinggi, logam alkali bereaksi denganhidrogen membentuk senyawa hidrida, seperti LiH danNaH. Di udara terbuka, litium dapat bereaksi dengan gasnitrogen, sedangkan logam lainnya tidak dapat bereaksi.

Jika logam alkali atau senyawanya dibakar dalam nyala bunsen, akantampak warna yang khas untuk setiap logam alkali. Warna-warna tersebutmenjadi petunjuk adanya logam alkali di dalam suatu sampel. Untukmembuktikan warna nyala logam alkali, Anda dapat melakukanpenyelidikan pada Aktivitas Kimia 3.3.

Gambar 3.13Penerangan di jalan rayabiasanya menggunakan lampunatrium.

Sumber: Chemistry: The MolecularScience , 1997

Aktivitas Kimia 3.3

Uji Nyala Logam AlkaliTujuanUntuk membuktikan warna nyala logam alkali.Alat1. Pembakar bunsen2. Kawat nikromiumBahan1. Larutan jenuh NaCl2. Larutan LiCl3. Larutan KClLangkah Kerja1. Siapkan tiga kawat nikromium dan

pembakar bunsen.2. Celupkan setiap kawat nikromium ke

dalam masing-masing larutan NaCl, LiCl,dan KCl.

3. Amati warna masing-masing kawat yang dihasilkan.

Li Na K

Kata Kunci• Massa jenis logam alkali• Reduktor kuat


Jika muatan listrik dilewatkan ke dalam uap natrium akan terpancarsinar kuning yang terang. Oleh karena nyalanya yang terang, uap natriumdipakai sebagai pengisi lampu penerang jalan raya atau kendaraan.Disamping itu, nyala lampu natrium dapat menembus kabut.

3. Pembuatan dan Kegunaan Unsur Logam AlkaliLogam natrium dan litium dibuat dengan cara elektrolisis lelehan

garamnya. Logam natrium kali pertama dibuat pada tahun 1807 olehHumpry Davy melalui elektrolisis lelehan NaOH. Cara ini merupakanmetode pembuatan logam natrium di industri (lihat Gambar 3.14).

Oleh karena elektrolisis di atas diperlukan suhu tinggi sekitar 800°Cuntuk melelehkan garam NaCl maka untuk menurunkan suhu titiklelehnya bahan baku dicampur CaCl2 membentuk campuran NaCl–CaCl2.Penambahan CaCl2 ke dalam NaCl dapat menurunkan titik leleh NaClhingga sekitar 580°C. Demikian juga litium diperoleh dari elektrolisislelehan campuran LiCl–KCl. Kalium lebih mudah dibuat melalui reduksikimia daripada melalui elektrolisis KCl. Secara komersial, lelehan KCldireaksikan dengan logam natrium pada 870°C, persamaan reaksinya:

Na( ) + KCl( ) ⎯⎯→ NaCl( ) + K(g)Uap kalium meninggalkan reaktor yang selanjutnya dikondensasi.

Sejumlah besar natrium digunakan dalam pembuatan senyawa Na2O2dan NaNH2. Oleh karena natrium merupakan zat pereduksi kuat, logamnatrium sering digunakan pada pembuatan logam lain seperti titan dansintesis beberapa senyawa organik.

Pertanyaan1. Warna apakah yang tampak pada kawat nikromium yang dicelupkan larutan NaCl?2. Warna apakah yang tampak pada kawat nikromium yang dicelupkan larutan LiCl?3. Warna apakah yang tampak pada kawat nikromium yang dicelupkan larutan KCl?

Gambar 3.14Perangkat elektrolisis lelehan

NaCl pada pembuatan logamalkali

Gambar 3.15Model paduan logam Li–Al

Identifikasikan oleh Anda manalogam litium dan yang mana logam

aluminium.

LiNaK

Logam LogamData Pengamatan


NaCl

Katode besi2Na++2e– ¾ ® 2Na( )Anode karbon

2Cl– ¾ ® Cl2(g) + 2e–

Cl2

Na ( )

+

Lelehan NaCl



Logam penting lainnya adalah litium, berguna sebagai paduan Li–Al.Paduan logam ini sangat ringan sehingga banyak digunakan untuk membuatkerangka pesawat terbang dan material lainnya. Kegunaan dari logam litiumadalah sebagai anode pada baterai. Hal ini dimungkinkan karena litiummemiliki massa jenis rendah dan potensial reduksi standarnya sangat negatif.

Sejumlah kecil kalium diproduksi untuk membuat K2O yangdigunakan dalam masker gas dengan sistem tertutup (lihat Gambar 3.16).Kelebihan dari masker ini adalah uap hasil pernapasan (CO2 + H2O)bereaksi dengan superoksida menghasilkan gas oksigen.

4K2O(s) + 2H2O( ) ⎯⎯→ 4KOH(s) + 3O2(g)

Kalium hidroksida yang dihasilkan dalam reaksi ini mengikat karbondioksida dari hasil pernapasan.

KOH(s) + CO2(g) ⎯⎯→ KHCO3(s)

4. Pembuatan dan Kegunaan Senyawa AlkaliSenyawa alkali banyak dimanfaatkan, terutama dalam industri dan rumah

tangga. Beberapa kegunaan senyawa alkali dijabarkan dalam Tabel 3.10.

Gambar 3.16Masker K2O dengan sistemtertutup

Li2CO3

LiOHLiH

NaCl

NaOH

Na2CO3

Na2O2

NaNH2

KClKOHK2CO3

KNO3

Sifat KegunaanProduksi aluminiumPembuatan LiOHPabrik sabun litium untuk pelumasPereduksi pada sintetis organikPembuatan antihistamin dan obat-obatanSumber Na dan NaClBumbu, dan penyedap makananPabrik sabun (mengendapkan sabun dari campuran reaksi)Industri pulp dan kertasEkstraksi oksida aluminiumPabrik rayon viskosaPemurnian minyak bumiPabrik sabunPabrik gelasDigunakan dalam detergen dan softenerPemutih tekstilPembuatan celupan indigo untuk blue jeans denimPupukPabrik sabun lunakPabrik gelasPupuk dan bahan peledak

Tabel 3.10 Kegunaan Senyawa Alkali

Litium karbonat adalah garam yang kurang larut, diperoleh daripengolahan bijih litium. Garam ini digunakan untuk membuat LiOH.Kalsium hidroksida bereaksi dengan litium karbonat mengendapkankalsium karbonat, dan meninggalkan larutan LiOH.

Sumber: Ihsc.on.ca

Pembuatan Unsur AlkaliTunjukkan dengan persamaan kimia, bagaimana KNO3 (kalium nitrat) dapat dibuatdari KCl (kalium klorida) dan asam nitrat dalam dua tahap.

Contoh 3.2



Ca(OH)2(aq) + Li2CO3(aq) ⎯⎯→ CaCO3(s) + 2LiOH(aq)

LiOH digunakan pada pabrik sabun litium untuk pelumas.Natrium klorida merupakan sumber logam natrium dan bahan baku

senyawa natrium lainnya. Senyawa NaOH diproduksi melalui elektrolisislarutan natrium klorida. Reaksi total sel elektrolisis adalah

2NaCl(aq) + 2H2O( ) ⎯⎯→ 2NaOH(aq) + H2(g)+ Cl2(g)

Natrium hidroksida merupakan basa kuat dan memiliki banyakaplikasi penting dalam proses kimia. Sejumlah besar NaOH digunakanuntuk membuat kertas, memisahkan aluminium oksida, dan penyulinganminyak bumi.

Senyawa Na2CO3 (soda ash) dipakai pada pembuatan gelas. SenyawaNa2CO3.10H2O dipakai sebagai pelunak air sadah yang ditambahkan kedalam pembuatan sabun.

Natrium karbonat dibuat melalui proses solvay, yaitu metodepembuatan Na2CO3 dari NaCl, NH3, dan CO2. Dalam proses solvay: NH3dilarutkan ke dalam larutan jenuh NaCl, kemudian gas CO2 dihembuskanke dalam larutan hingga terbentuk endapan NaHCO3 (baking soda).Reaksi total:

NH3(g) + NaCl(aq) + CO2(g) ⎯⎯→ NaHCO3(s) + NH4Cl(aq)

Endapan NaHCO3 disaring, dicuci, kemudian dipanaskan sekitar175°C, dan NaHCO3 terurai menjadi natrium karbonat.

2NaHCO3(s)Δ⎯⎯→ Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O( )

Kalium klorida merupakan senyawa kalium penting. Lebih dari 90%KCl digunakan dalam pupuk, sebab ion kalium berfungsi sebagai nutrienbagi tanaman. Secara berkala, KCl digunakan untuk membuat kaliumdan senyawa kalium yang lain. Kalium hidroksida diperoleh darielektrolisis larutan KCl.


1. Mengapa unsur logam alkali tidak terdapat bebas dialam? Jelaskan.

2. Mengapa titik leleh unsur logam alkali berkurang dariatas ke bawah dalam tabel periodik? Jelaskan.

3. Tuliskan persamaan reaksi dari oksidasi litium dannatrium .

4. Tuliskan persamaan reaksi dalam proses elektrolisislelehan NaCl untuk memperoleh logamnya.


5. Litium bereaksi dengan asetilen dalam amonia cairmenghasilkan litium asetilida (LiC ≡ CH) dan gashidrogen. Tuliskan persamaan kimia setara untukreaksi ini. Apakah jenis reaksinya?

6. Ramalkan hasil dari reaksi berikut.a. Li3N(s) dan H2O( )b. K2O(s) dan H2O( )

7. Tuliskan persamaan kimia yang menyatakan reaksilogam alkali dengan gas hidrogen membentuk alkalihidrida.

JawabKalium hidroksida dibuat secara komersial dari kalium klorida dengan cara elektrolisislarutannya.2 KCl(aq) + 2 H2O( ) ⎯⎯→ 2KOH (aq) + H2(g) + Cl2(g)Jika larutan kalium hidroksida dari hasil elektrolisis dinetralkan dengan asam nitrat:KOH(aq) + HNO3(aq) ⎯⎯→ KNO3(aq) + H2O( )

Kata Kunci• Elektrolisis• Proses solvay


D. Unsur-Unsur Golongan Alkali TanahUnsur-unsur golongan IIA disebut juga alkali tanah sebab unsur-

unsur tersebut bersifat basa dan banyak ditemukan dalam mineral tanah.Logam alkali tanah umumnya reaktif, tetapi kurang reaktif jikadibandingkan dengan logam alkali.

1. Kelimpahan Unsur Logam Alkali TanahDi alam unsur-unsur alkali tanah terdapat dalam bentuk senyawa.

Magnesium dan kalsium terdapat dalam batuan silikat dan aluminosilikatsebagai kationiknya. Oleh karena kation-kation dalam silikat itu larut dalamair dan terbawa oleh air hujan ke laut maka ion-ion Ca2+ dan Mg2+ banyakditemukan di laut, terutama pada kulit kerang sebagai CaCO3.

Kulit kerang dan hewan laut lainnya yang mati berakumulasimembentuk deposit batu kapur. Magnesium dalam air laut bereaksidengan sedimen kalsium karbonat menjadi dolomit, CaCO3.MgCO3.

Mineral utama berilium adalah beril, Be3Al2(SiO3)6(lihat Gambar3.18), mutiara dari jenis aquamarin (biru terang), dan emerald (hijautua). Stronsium terdapat dalam celestit, SrSO4, dan stronsianat, SrCO3.Barium ditemukan dalam barit, BaSO4, dan iterit, BaCO3. Radiumterdapat dalam jumlah kecil pada bijih uranium, sebagai unsur radioaktif.

2. Sifat-Sifat Unsur Logam Alkali TanahKalsium, stronsium, barium, dan radium membentuk senyawa ion

bermuatan +2. Magnesium kadang-kadang bersifat kovalen dan beriliumlebih dominan kovalen. Sifat-sifat golongan alkali tanah ditunjukkanpada Tabel 3.11.

Kekerasan logam alkali tanah berkurang dari atas ke bawah akibatkekuatan ikatan antaratom menurun. Hal ini disebabkan jarak antar-atom pada logam alkali tanah bertambah panjang.

Berilium merupakan logam berwarna abu dan kekerasannya miripdengan besi, serta cukup kuat untuk menggores kaca. Logam alkali tanahyang lain umumnya berwarna perak dan lebih lunak dari berilium, tetapilebih keras jika dibandingkan dengan logam alkali.

Titik leleh (°C)Titik didih (°C)Massa jenis (g cm–3)KeelektronegatifanJari-jari ion ( )Potensial reduksi standar (V)

Sifat Sifat Be1.2782.9701,851,50,89

–1,70

Mg649

1.0901,741,21,36

–2,38

Ca839

1.4841,541,01,74

–2,76

Sr769

1.3842,61,01,92

–2,89

Ba725

1.6403,510,91,98

–2,90

Tabel 3.11 Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Unsur-Unsur Golongan Alkali Tanah

Gambar 3.18Mineral beril, Be3Al2(SiO3)6

Sumber: Introductory Chemistry, 1997


Berilium Kalsium Stronsium Barium Magnesium

Gambar 3.17Unsur–unsur logam alkalitanah


Gambar 3.19Magnesium dengan air dapatbereaksi dalam keadaan panas.


®Fenolftalein

H2OMg

H2

®


Titik leleh dan titik didih logam alkali menurun dari atas ke bawahdalam sistem periodik. Hal ini disebabkan oleh jari-jari atom yangbertambah panjang. Energi ionisasi kedua dari unsur-unsur golongan IIArelatif rendah sehingga mudah membentuk kation +2. Akibatnya, unsur-unsur cukup reaktif. Kereaktifan logam alkali meningkat dari atas kebawah dalam sistem periodik.

Pada suhu kamar, berilium tidak bereaksi dengan air, magnesiumbereaksi agak lambat dengan air, tetapi lebih cepat dengan uap air. Adapunkalsium dan logam alkali tanah yang di bawahnya bereaksi dengan airpada suhu kamar. Reaksinya:

Ca(s) + 2H2O( ) ⎯⎯→ Ca(OH)2(aq) + H2(g)Logam alkali tanah bereaksi dengan oksigen membentuk oksida.

Barium dapat membentuk peroksida. Barium peroksida terbentuk padasuhu rendah dan terurai menjadi oksida pada 700°C.

Kalsium, stronsium, dan barium bereaksi dengan hidrogen membentuklogam hidrida. Adapun magnesium dapat bereaksi dengan hidrogen padatekanan tinggi dengan bantuan katalis MgI2.

Ca(s) + H2(g) ⎯⎯→ CaH2(s)Mg(s) + H2(g) 2MgIΔ⎯⎯⎯⎯→ MgH2(s)

Semua unsur alkali tanah bereaksi langsung dengan halogenmembentuk halida, dengan nitrogen dapat membentuk nitrida pada suhutinggi, misalnya magnesium nitrida:

Mg(s) + N2(g) ⎯⎯→ Mg3N2(s)Pembakaran unsur-unsur alkali tanah atau garamnya dalam nyala

bunsen dapat memancarkan spektrum warna khas. Stronsium berwarnakrimson, barium hijau-kuning, dan magnesium putih terang.

Gambar 3.20Magnesium jika dibakar akan

mengeluarkan cahaya sangat terang.

Gambar 3.21Nyala logam alkali tanah

3. Pembuatan dan Kegunaan Unsur Logam Alkali TanahLogam-logam alkali tanah diproduksi melalui proses elektrolisis

lelehan garam halida (biasanya klorida) atau melalui reduksi halida atauoksida. Magnesium diproduksi melalui elektrolisis lelehan MgCl2. Airlaut mengandung sumber ion Mg2+ yang tidak pernah habis. Rumah tiramyang banyak terdapat di laut mengandung kalsium karbonat sebagaisumber kalsium.

Pembuatan logam magnesium dari air laut telah dikembangkan olehberbagai industri kimia seperti ditunjukkan pada Gambar 3.23.

Gambar 3.22Oleh karena garam-garam alkali

tanah menghasilkan nyala beranekawarna, sering dipakai sebagai bahan

untuk membuat kembang api.




Ca Sr Ba


Jika rumah tiram dipanaskan, CaCO3 terurai membentuk oksida:CaCO3(s) Δ⎯⎯→ CaO(s) + CO2(g)

Penambahan CaO ke dalam air laut dapat mengendapkan magnesiummenjadi hidroksidanya:

Mg2+(aq) + CaO(s) + H2O( ) ⎯⎯→ Mg(OH)2(s) + Ca2+(aq)

Selanjutnya, Mg(OH)2 disaring dan diolah dengan asam kloridamenjadi magnesium klorida.

Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) ⎯⎯→ MgCl2(aq) + 2H2O( )

Setelah kering, garam MgCl2 dilelehkan dan dielektrolisis:

MgCl2( ) °⎯⎯⎯⎯⎯⎯→Elektrolisis 1.700 Mg( ) + Cl2(g)

Magnesium dapat juga diperoleh dari penguraian magnesit dandolomit membentuk MgO. Kemudian, direduksi dengan ferosilikon(paduan besi dan silikon).

Logam magnesium banyak digunakan sebagai paduan denganaluminium, bertujuan untuk meningkatkan kekerasan dan daya tahanterhadap korosi. Oleh karena massa jenis paduan Mg–Al ringan makapaduan tersebut sering digunakan untuk membuat kerangka pesawatterbang atau beberapa bagian kendaraan.

Sejumlah kecil magnesium digunakan sebagai reduktor untukmembuat logam lain, seperti berilium dan uranium. Lampu blitz padakamera analog menggunakan kawat magnesium berisi gas oksigenmenghasilkan kilat cahaya putih ketika logam tersebut terbakar.

Gambar 3.23Pembuatan logam magnesium dariair laut

Gambar 3.24Kulit kerang/tiram merupakansumber kalsium.


Kata Kunci• Kekerasan logam alkali

tanah• Energi ionisasi kedua• Reduktor

Kulit Kerang(CaCO3)Air Laut

Tank Pecampur

Bubur Mg(OH)2

Saringan

Mg(OH)2Padat

Tank Penetral

Pengering

SelElektrolisis

MgCl2(s)

Cl2 dibakarmenjadi HCl

Dipanaskan

MgCl2(s)

CaO


2Mg(s) + O2(g) ⎯⎯→ 2MgO(s) + CahayaKalsium dibuat melalui elektrolisis lelehan CaCl2, juga dapat dibuat

melalui reduksi CaO oleh aluminium dalam udara vakum. Kalsium yangdihasilkan dalam bentuk uap sehingga dapat dipisahkan.

3CaO(s) + 2Al( ) °⎯⎯⎯⎯→1.200 3Ca(g) + Al2O3(s)Jika logam kalsium dipadukan dengan timbel akan menghasilkan

paduan yang cukup keras, digunakan sebagai elektrode pada accu.Elektrode ini tahan terhadap elektrolisis air selama proses isi-ulang,sehingga accu dapat diperbarui.

Kalsium juga digunakan sebagai zat pereduksi dalam pembuatanbeberapa logam yang kurang umum, seperti thorium.

ThO2(s) + 2Ca( ) °⎯⎯⎯⎯→1.000 Th(s) + 2CaO(s)Berilium diperoleh dari elektrolisis berilium klorida, BeCl2. Natrium

klorida ditambahkan untuk meningkatkan daya hantar listrik lelehanBeCl2. Selain itu, berilium juga dapat dibuat melalui reduksi garamfluoridanya oleh logam magnesium.

BeF2( ) + Mg( ) °⎯⎯⎯→950 C MgF2( ) + Be(s)

Berilium merupakan logam mahal. Ini disebabkan manfaatnya tinggi.Jika sejumlah kecil tembaga ditambahkan ke dalam berilium, akanmenghasilkan paduan yang kerasnya sama dengan baja.

Adapun, barium dihasilkan melalui reduksi oksidanya olehaluminium. Walaupun stronsium sangat sedikit digunakan secarakomersial, stronsium dapat diproduksi melalui proses yang serupa.

4. Pembuatan dan Kegunaan Senyawa Alkali TanahSenyawa logam alkali tanah dengan beberapa aplikasinya dalam

industri dan rumah tangga dipaparkan dalam Tabel 3.12.

Mineral kalsium karbonat dan kulit kerang adalah sumber komersialsangat murah dan melimpah di alam. Jika dipanaskan hingga 900°C,karbonat terurai melepaskan karbon dioksida dan menghasilkan kalsiumoksida, yang secara komersial dikenal sebagai kapur tohor.

Kapur tohor digunakan pada pembuatan baja. Penambahan zattersebut ke dalam lelehan besi yang mengandung silikat akan bereaksidengan silikat membentuk ampas yang mengapung pada permukaanlelehan besi. Reaksinya tergolong asam-basa Lewis:

MgOMg(OH)2

MgSO4.7H2OCaOCaCO3

CaSO4

Ca(HPO4)2

BaSO4

Senyawa KegunaanBata tahan api (tungku), dan makanan hewan

Sumber magnesium untuk logam dan senyawa, susu magnesiaPupuk, obat-obatan (analgesik), dan pabrik pencelupan

Pabrik baja, dan pengolahan airMortar

Lapisan kertas, pengisi, dan antasidPlester, dinding, semen, dan pupuk

Pigmen cat, minyak, dan penggiling lumpur

Tabel 3.12 Manfaat Senyawa Logam Alkali Tanah


Kalsium oksida (oksida basa) bereaksidengan aluminium oksida (oksidaamfoter) menghasilkan trikalsiumaluminat.3CaO + Al2O3 ⎯⎯→ Ca3Al2O6Oleh sebab itu, reaksi keseluruhan CaOdan Al dapat ditulis:6CaO + 2Al ⎯⎯→ 3Ca + Ca3Al2O6

Calcium oxide (alkaline oxide) reactswith aluminium oxide (amphoteroxide) produce tricalcium aluminat.3CaO + Al2O3 ⎯⎯→ Ca3Al2O6Therefore, the whole reaction of CaO andAl can be written:6CaO + 2Al ⎯⎯→ 3Ca + Ca3Al2O6

NoteCatatan


CaO(s) + SiO2(s) ⎯⎯→ CaSiO3( ) oksida basa oksida asam ampas kalsium silikat

Kalsium hidroksida, Ca(OH)2 digunakan sebagai bahan pengisi padapembuatan kertas, dan untuk membuat gigi buatan bersama-samasenyawa fluorin.

Senyawa CaO dan Ca(OH)2 digunakan untuk melunakkan airsadah. Jika air sadah yang mengandung Ca(HCO3)2 diolah denganCa(OH)2, semua ion kalsium diendapkan sebagai kalsium karbonat.

Ca2+(aq) + 2HCO3(aq) + Ca(OH)2(aq) ⎯⎯→ 2CaCO3(s)+ 2H2O( )

Senyawa MgCO3 jika dipanaskan di atas 1.400°C, akan menjadi MgOyang bersifat agak inert. MgO digunakan untuk membuat bata tahan api(tungku pirolisis). Jika MgO dibuat pada suhu lebih sekitar 700°C, akandiperoleh serbuk oksida yang larut dalam asam dan digunakan sebagaiaditif makanan hewan, merupakan sumber ion Mg2+ dalam nutrien.

Senyawa penting dari barium adalah BaSO4. Senyawa ini digunakan padapenggilingan minyak dalam bentuk bubur, berfungsi sebagai perekat gurdipenggilingan. BaSO4 juga tidak dapat di tembus sinar-X sehingga senyawa inidigunakan untuk diagnosa sinar-X (Gambar 3.25). Senyawa barium yanglarut dalam air tidak dapat digunakan sebab bersifat racun, tetapi suspensiBaSO4 yang terdapat sebagai ion barium, racunnya dapat diabaikan.

Gambar 3.25Fotografi sinar-X pada ususmanusia menggunakan senyawaBaSO4

.


BeMgCaSrBa

Tidak larutTidak larutSedikit larut

LarutLarut

Hidroksida–

Sedikit larutTidak larutTidak larutTidak larut

KarbonatLarutLarut

SedikitTidakTidak

SulfatTabel 3.13 Daftar Kelarutan Senyawa Alkali Tanah di Dalam Air


1. Berdasarkan pada sifat-sifatnya, manakah di antaraunsur logam alkali tanah yang dapat dihidrolisis?

2. Terangkan bagaimana melunakkan air sadah yangmengandung ion kalsium agar dapat digunakandalam ketel uap?


3. Persentase kapur, CaCO3 dalam suatu cuplikanditentukan dengan cara pelarutan sampel ke dalamasam kuat, menghasilkan endapan Ca2+ sebagaiCaC2O4, dan titrasi C2O4

2– menggunakan KMnO4dalam suasana asam. Tuliskan persamaan kimia untukproses tersebut.

Mengidentifikasi Senyawa Logam Alkali TanahMelalui uji kimia, bagaimanakah membedakan antara MgCl2 dan BaCl2?JawabBerdasarkan kelarutannya dalam air, diketahui bahwa MgSO4 larut dalam air,sedangkan BaSO4 tidak larut.Oleh sebab itu, jika Na2SO4 ditambahkan ke dalam larutan BaCl2 dan MgCl2 makaBaCl2 akan mengendap sebagai BaSO4, dan MgCl2 tetap di dalam larutannya.Na2SO4(aq) + BaCl2(aq) ⎯⎯→ 2NaCl(aq) + BaSO4(s)

Contoh 3.3


SekilasKimia

Unsur KelumitManusia membutuhkan diet

(pola makanan) yang seimbang agartetap sehat. Sejumlah kecil daribanyak unsur sangat penting bagiproses kimia yang terjadi di dalamtubuh kita. Untuk menghindarikekurangan unsur-unsur ini,makanan utama, seperti nasi dan rotisering ditambah dengan makanan-makanan lain (makanan tambahan).

Makanan dari laut, sepertirumput laut dan ikan, merupakansumber makanan yang kaya dengankalsium dan iodium. Kacang-kacangan dan biji-bijian juga kayadengan kalsium. Kalsium dapatmemelihara kesehatan tulang dangigi. Kuning telur merupakan sumbersulfur, natrium, dan seng yang baik.

Sumber: Jendela IPTEK: Kimia, 1997


E. Aluminium dan SenyawanyaAluminium berada dalam golongan IIIA pada sistem periodik dengan

elektron valensi ns2 np1, dan bilangan oksidasi +3. Aluminium padaumumnya membentuk senyawa kovalen. Senyawa ion aluminium sangatterbatas, misalnya AlF3.

1. Kelimpahan Aluminium di AlamAluminium merupakan unsur dengan kelimpahan pada urutan ketiga

dalam kerak bumi (setelah oksigen dan silikon). Aluminium terutamaterdapat dalam mineral aluminosilikat yang ditemukan berasal dari batuankulit bumi. Akibat perubahan alam, batuan ini membentuk lempung yangmengandung aluminium.

Setelah melalui proses alam yang panjang dan lama, lempung tersebutmenghasilkan deposit bauksit, suatu bijih aluminium yang mengandungAlO(OH) dan Al(OH)3 dalam berbagai komposisi.

orundum adalah mineral keras yang mengandung aluminium oksida,Al2O3. Oksida aluminium murni tidak berwarna, tetapi akibat adanyapengotor dapat menghasilkan berbagai warna. Contohnya seperti padaGambar 3.26, safir berwarna biru dan ruby berwarna merah tua.

2. Sifat-Sifat Unsur AluminiumBerdasarkan potensial reduksi standar (E° = – 1,66), aluminium mudah

teroksidasi menjadi aluminium oksida, Al2O3. Oksida ini membentuklapisan tipis pada permukaan aluminium dan bersifat inert terhadap oksidasisehingga lapisan oksida ini mampu mencegah terjadinya oksidasiberkelanjutan (pasivasi).

Aluminum dapat bereaksi secara langsung dengan halogenmembentuk aluminium halida disertasi pelepasan gas hidrogen.

2Al(s) + 6HCl(aq) ⎯⎯→ 2AlCl3(aq) + 3H2(g)Dengan asam nitrat, aluminium tidak bereaksi karena ada lapisan

oksida yang tahan terhadap asam nitrat.

Gambar 3.26(a) Ruby berwarna biru.

(b) Safir berwarna merah tua.


(a) (b)

Tabel 3.14 Sifat Fisika dan Kimia Aluminium

Titik leleh (°C)Titik didih (°C)Massa jenis (gcm–3)KeelektronegatifanJari-jari ion ( )Jari-jari kovalen ( )Potensial reduksi (V)

Sifat Sifat660

24672,701,5

0,681,25 1,66

Aluminium


SekilasKimia

Bauksit sebagai SumberAluminium

Sumber: Jendela Iptek: Kimia, 2000

Aluminium merupakanlogam yang sulit diekstrasi daribijihnya. Aluminium dihasilkandari elektrolisis lelehan bauksit.

Di Indonesia, Bauksit termasukdari 10% komoditi eksport yangberkaitan dengan pertambangan.Total produksi bauksit Indonesiasebanyak 1.160.000 ton per tahun.

Sumber:Encarta:Reference Library,2005


Aluminium hidroksida larut dalam asam membentuk ion Al3+, dandalam basa berlebih membentuk ion aluminat, Al(OH)4

– .

Al(OH)3(s) + 3H+(aq) ⎯⎯→ Al3+(aq) + 3H2O( )

Al(OH)3(s) + OH–(aq) ⎯⎯→ Al(OH)4(aq)

Dengan demikian, aluminium hidroksida adalah suatu amfoter.

Gambar 3.27Sel Hall-Heroult untuk produksialuminiumAluminium oksida dielektrolisisdalam kriolit cair (elektrolit). LelehanAl terbentuk pada katode danberkumpul di bawah sel, yangdikeluarkan secara berkala.

3. Pembuatan dan Kegunaan Unsur/Senyawa AluminiumAluminium dibuat melalui proses Hall H roult, suatu metode

komersial pembuatan aluminium melalui elektrolisis aluminium oksidayang dilarutkan dalam lelehan kriolit, Na3AlF6. Campuran kriolitdielektrolisis pada suhu sekitar 950°C. Sel elektrolisis ditunjukkan padaGambar 3.27.

Tungku karbon–besi

Anode grafit

Lelehan aluminium

Al2O3 terlarutdalam lelehankriolit


Aktivitas Kimia 3.5

Identifikasi Sifat Amfoter AluminiumTujuanMembuktikan sifat amfoter dari aluminium.Alat1. Gelas kimia 3. Gelas ukur2. Tabung reaksi 4. Kertas saringBahan1. AlCl3 0,1M2. NaOH 0,5 M dan 1 M3. HCl 1M

Langkah Kerja1. Masukkan 25 mL AlCl3 0,1 M ke dalam gelas kimia.2. Tambahkan NaOH 0,5 M sampai terbentuk endapan. Kemudian, kocok.3. Saring endapan yang terbentuk. Masukkan ke dalam dua tabung reaksi masing-

masing 1 g.4. Tambahkan 3 mL larutan HCl 1 M ke dalam tabung 1.5. Tambahkan 3 mL larutan NaOH 1 M ke dalam tabung 2.6. Amati kedua tabung tersebut.Pertanyaan1. Tuliskan semua persamaan reaksi yang terjadi.2. Bagaimanakah bentuk endapan hasil reaksi AlCl3 dan NaOH?3. Reaksi apakah yang terjadi antara HCl dan endapan; NaOH dan endapan?4. Apakah yang dapat Anda simpulkan dari percobaan ini? Diskusikan dengan

teman kelompok Anda. Kemudian, presentasikan di depan kelas.

Kata Kunci• Amfoter• Pasivasi• Proses Hall-Heroult


Walaupun reaksi pada elektrolisis sangat rumit, tetapi reaksi bersihnyadapat dituliskan seperti berikut.

Katode: 4Al3+(aq) + 12e– ⎯⎯→ 4Al( )

Anode: 12O2–(aq) + 3C(s) ⎯⎯→ 3CO2(g) + 12e–

Reaksi sel: 2[2Al3++3O2–] + 3C(s) ⎯⎯→ 4Al( )+3CO2(g)

Anode karbon dibuat dari karbonasi minyak bumi yang harus digantisecara kontinu sebab sering terkontaminasi oleh pengotor.

Aluminium dibuat dalam jumlah besar untuk paduan logam. Logamaluminium murni bersifat lunak dan mudah terkorosi. Penambahansejumlah kecil logam lain, seperti Cu, Mg, atau Mn, aluminium akanmenjadi keras dan tahan terhadap korosi.

Beberapa aluminium digunakan untuk mengekstraksi logam lain.Logam kromium diperoleh melalui reduksi oksidanya oleh serbukaluminium. Reaksi Cr2O3 dengan aluminium bersifat eksotermis.

Cr2O3(s) + 2Al( ) ⎯⎯→ Al2O3( ) + 2Cr( ) DH°= –536 kJReaksi serupa diterapkan pada las listrik untuk menyambung besi,

yaitu campuran dari serbuk aluminium dan besi(III) oksida, yang disebuttermit (lihat Gambar 3.29). Sekali campuran ini dibakar, reaksiberlangsung terus menghasilkan pijar tinggi bertabur bunga api.

Senyawa aluminium yang penting adalah alumina atau aluminiumoksida. Senyawa ini dibuat melalui pemanasan aluminium hidroksida yangdiperoleh dari bauksit dan dilakukan pada 550°C. Alumina membentuksenyawa berpori atau berupa serbuk padat berwarna putih.

2Al(OH)3(s) Δ⎯⎯→ Al2O3(s) + 3H2O( )Alumina digunakan sebagai katalis, juga digunakan untuk memproduksi

logam aluminium. Jika alumina diuapkan pada suhu tinggi (2.045°C), akanterbentuk corundum yang digunakan sebagai ampelas atau gerinda.

Jika alumina diuapkan dengan logam pengotor tertentu, akan diperolehpermata safir atau ruby. Ruby sintesis mengandung 2,5% kromium oksida,Cr2O3 dalam alumina, dan digunakan terutama pada arloji dan sebagaiasesoris permata.

Dalam air, ion aluminium membentuk kompleks hidrat, Al(H2O)63+

dan ion ini mudah terhidrolisis:[Al(H2O)6]3+(aq)+H2O( ) [Al(H2O)5OH]2+(aq)+ H3O+(aq)

Aluminium sulfat oktadekahidrat, Al2(SO4)3.18H2O merupakangaram aluminium yang dapat larut dalam air, dibuat melalui pelarutanbauksit dalam asam sulfat.

Aluminium sulfat digunakan dalam jumlah besar untuk perekatkertas. Pada proses ini, zat seperti lempung dari aluminium sulfatditambahkan ke dalam fiber selulosa untuk menghasilkan material berporimenjadi halus.

Aluminium sulfat juga digunakan untuk mengolah air limbah daripulp kertas dan untuk menjernihkan air limbah. Jika basa ditambahkankepada larutan garam aluminium ini, endapan seperti gelatin darialuminium hidroksida terbentuk.

Gambar 3.28Kaleng minuman umumnya

dibuat dari aluminium.

Al2O3

Gambar 3.29Pembakaran termit

2Al + Fe2O3 → 2Fe + Al2O3

Gambar 3.30Aluminium foil untuk memasak

makanan dalam oven/microwave.





Al3+(aq) + 3OH–(aq) ⎯⎯→ Al(OH)3(s)Ion aluminium mengkoagulasi suspensi koloid yang selanjutnya

menyerap endapan aluminium hidroksida. Aluminium hidroksida seringdiendapkan ke dalam fiber untuk menyerap celupan tertentu.

Aluminium klorida heksahidrat, AlCl3.6H2O dapat dibuat melaluipelarutan alumina dalam asam klorida. Garam ini digunakan sebagaipenghilang bau keringat dan desinfektan (Gambar 3.31).

Garam aluminium tidak berhidrat, AlCl3 tidak dapat dibuat melaluipemanasan hidrat sebab akan terurai menghasilkan HCl. Aluminium kloridatak berhidrat diperoleh melalui reaksi serbuk aluminium dengan gas klorin.

2Al(s) + 3Cl2(g) ⎯⎯→ 2AlCl3(s)Padatan AlCl3 diyakini ionis, tetapi jika dipanaskan pada suhu titik

lelehnya akan terbentuk senyawa kovalen Al2Cl6. Aluminium kloridamenyublim pada titik lelehnya (180°C) dan molekul Al2Cl6 terdapat dalamuapnya. Struktur Al2Cl6 merupakan dimer dari AlCl3 dengan klorinsebagai jembatannya.

Pada suhu lebih tinggi, molekul Al2Cl6 berwujud uap akan terdisosiasimenjadi molekul AlCl3 dengan struktur molekul trigonal planar.Aluminium klorida tak berhidrat ini digunakan sebagai katalis, misalnyapada pembuatan etilbenzena.

Gambar 3.31Tawas, AlK(SO4)2.12H2Odigunakan untuk pengolahan air.

Cl Cl Cl

Cl Cl Cl

Al Al

Struktur dimer dari molekulAlCl3.



1. Mengapa aluminium cenderung membentuk senyawakovalen?

2. Aluminium sulit diekstraksi dari bijihnya. Aluminiumdihasilkan dari elektrolisis lelehan bauksit. Tuliskanpersamaan reaksinya.


3. Jelaskan secara ringkas proses Hall untuk pembuatanaluminium secara komersial.

5. Walaupun logam aluminium merupakan logamreaktif, tetapi mudah terkorosi di udara, mengapa?

Mengidentifikasi Senyawa AluminiumSuatu larutan diduga mengandung NaCl(aq), MgCl2(aq), atau AlCl3(aq). Bahan ujikimia apakah untuk mengidentifikasi larutan ini? Anda hanya dapat menggunakansatu zat.JawabTambahkan NaOH(s) tetes demi tetes ke dalam larutan. Jika NaOH(s) ditambahkanpada AlCl3(aq), endapan putih Al(OH)3 terbentuk.Penambahan NaOH secara berlebih akan melarutkan kembali endapan yang terbentukmenghasilkan aluminat yang larut, Na[Al(OH)4].Jika NaOH ditambahkan ke dalam larutan MgCl2, padatan putih Mg(OH)2 terbentuk.Penambahan NaOH berlebih tidak melarutkan endapan yang terbentuk. LarutanNaCl tidak memberikan endapan dengan ditambahkannya NaOH.

Contoh 3.4


(a) (b)

F. Karbon dan SilikonKarbon dan silikon berada dalam golongan IVA dengan konfigurasi

elektron ns2np2 membentuk ikatan kovalen dengan struktur tetrahedral.Silikon dapat membentuk enam buah ikatan yaitu SiF6

2–, sedangkankarbon maksimal empat ikatan kovalen.

1. Kelimpahan Karbon dan Silikon di AlamSilikon merupakan unsur yang paling melimpah di alam, terdapat dalam

bentuk silika (SiO2) dan mineral silikat. Unsur berikutnya yang jugamelimpah di alam adalah karbon, ditemukan dalam semua makhluk hidupdan batubara serta minyak bumi. Sumber utama karbon selain dari senyawaorganik terdapat dalam mineral karbonat, yakni batu kapur dan dolomit.Karbon juga terdapat sebagai CO2 di atmosfer serta sebagai grafit dan intan.

2. Sifat-Sifat Karbon dan SilikonBentuk alotrop dari karbon yang berupa kristal adalah grafit dan

intan, sedangkan bentuk amorf dari karbon adalah arang dan kokas(karbon hitam). Grafit dan intan membentuk struktur jaringan kovalenyang sangat besar (struktur raksasa).

Grafit bersifat lunak, berwarna hitam mengkilap dengan strukturberlapis, dan dapat menghantarkan listrik (bersifat konduktor). Intanbersifat keras, tidak berwarna, dan transparan terhadap cahaya, tetapiintan tidak dapat menghantarkan arus listrik (insulator).

Perbedaan sifat antara grafit dan intan akibat dari bentuk strukturnya.Grafit membentuk struktur segienam datar dan berlapis melalui ikatanhibrida sp2. Adapun intan membentuk struktur tetrahedral, di mana setiapatom karbon berikatan dengan empat atom karbon lain melalui ikatanhibrida sp3 (lihat Gambar 3.33a).

Bentuk amorf dari karbon memiliki struktur lapisan seperti grafit.Perbedaannya terletak pada tumpukan lapisan. Grafit memiliki lapisanstruktur beraturan (lihat Gambar 3.33b), sedangkan karbon amorf tidakberaturan.

Untuk memecahkan intan diperlukan energi sangat tinggi sebabbanyak ikatan C–C yang harus diputuskan. Jika ikatan C–C putus,bentuknya menjadi tidak beraturan (amorf).


Gambar 3.32Mineral silikat

Gambar 3.33 (a) Struktur intan(b) Struktur grafit

Sumber: Chemistry: The MolecularScience, 1997

C–CSi–SiSi–O

Ikatan Energi Ikat (kJ mol–1)

347226368

Tabel 3.15 Kekuatan Ikatan C–C, Si–Si, dan Si–O



Silikon berupa padatan keras dengan struktur serupa intan, berwarnaabu mengkilap dan meleleh pada 1.410°C. Silikon bersifat semikonduktor.Daya hantarnya kecil pada suhu kamar, tetapi pada suhu tinggi menjadikonduktor yang baik. Beberapa sifat fisika karbon dan silikon ditunjukkanpada Tabel 3.16.

3. Pembuatan serta Kegunaan Unsur Karbon dan SilikonGrafit sintetis diproduksi untuk pembuatan elektrode pada industri

baterai. Grafit dibuat melalui pemanasan arang minyak bumi dalam tungkulistrik pada 3.500°C dengan katalis pasir dan besi.

Karbon hitam seperti karbon aktif diproduksi dalam jumlah besarmelalui pembakaran gas alam dan batubara tanpa oksigen.

CH4(g) Δ⎯⎯→ C(s) + 2H2(g)

Karbon hitam digunakan untuk industri karet dan sebagai pigmenuntuk tinta hitam. Karbon amorf dan fiber grafit digunakan sebagaipenguat pada suhu tinggi, seperti tungku atau tanur. Karbon ini dibuatmelalui pemanasan fiber tekstil pada suhu tinggi.

Intan dapat dibuat dari grafit pada suhu dan tekanan sangat tinggimenghasilkan intan buatan yang murah sebagai alat pemotong kaca danpenggilingan. Prosesnya dilakukan pada 3.000°C dan 105 atm dengankatalis logam transisi.

C(grafit)53.000 C 10 atm°⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ C(intan)

Silikon dibuat melalui reduksi pasir kuarsa (SiO2) oleh karbon dalamtungku listrik pada 3.000°C.

Gambar 3.35Karbon hitam, intan, dan grafit


Titik leleh (°C)Titik didih (°C)Massa jenis (g cm–3)KeelektronegatifanJari-jari kovalen ( )

Sifat C Si3.5504.8273,512,50,77

1.4102.3552,331,81,77

Tabel 3.16 Sifat-Sifat Fisika Karbon dan Silikon


SekilasKimia

Intan dan BatubaraTahukah Anda sekitar 10%

dari pendapatan bruto negaraIndonesia berasal daripertambangan?

Intan dan batubaramerupakan contoh kekayaanmineral yang terdapat diIndonesia. Intan adalah mineralmulia. Salah satu pertambanganintan di Indonesia terdapat dipulau Kalimantan. Indonesia jugamerupakan salah satu negaraterbesar produsen batubara,yaitu pengekspor batubaratermal ketiga terbesar di duniasetelah Australia dan AfrikaSelatan. Indonesia dapatmemproduksi batubara sekitar90 juta ton per tahun.

Sumber: Encarta:Reference Library, 2005;www.mpi.org.au

(a) (b)Sumber: Sougou Kagashi

Silikon dan karbon dapat bereaksi dengan uap air pada suhu tinggi.Persamaan reaksinya:

C(s) + H2O(g) Δ⎯⎯→ CO(g) + H2(g)

Si(s) + 2H2O(g) Δ⎯⎯→ SiO2(g) + 2H2(g)

Gambar 3.34(a) Model struktur kuarsa (silikat)(b) Kuarsa yang sesungguhnya


SiO2( ) + 2C(s) Δ⎯⎯→ Si( ) + 2CO2(g)Untuk tujuan metalurgi, silikon dipadukan dengan besi membentuk

ferosilikon (Fe–Si). Paduan ini diperoleh melalui reduksi besi(III) oksidabersama-sama dengan pasir kuarsa.

Silikon ultramurni digunakan sebagai bahan semikonduktor padatseperti transistor, sel surya, dan chips mikro-komputer. Silikon ultramurnidibuat dari silikon tidak murni. Prosesnya adalah seperti berikut.a) Silikon tidak murni (hasil reduksi pasir) dipanaskan dengan gas klorin

membentuk SiCl4 (cairan dengan titik didih 58°C).Si(s) + 2Cl2(g) Δ⎯⎯→ SiCl4( )

b) SiCl4 dicampur dengan gas H2 dan dilewatkan melalui tabungpemanas hingga terjadi reaksi:SiCl4( ) + 2H2(g) Δ⎯⎯→ Si(s) + 4HCl(g)

c) Setelah dingin, silikon ultra-murni mengkristal pada permukaanbatang silikon murni. Silikon yang dibuat dengan cara ini hanyamemiliki pengotor 10–8%.


1. Mengapa grafit bersifat lunak sehingga dipakaisebagai pelumas, padahal ikatan antarkarbon sangatkuat?

2. Mengapa silikon membentuk ikatan kovalen karbida,tetapi kalsium membentuk ikatan ion karbida?


3. Tuliskan persamaan setara untuk pembakaran COdan H2 yang dapat menerangkan mengapa campurangas ini dapat digunakan sebagai bahan bakar.

Gambar 3.36(a) Silikon ultra-murni digunakan

untuk material elektronika.(b) Komponen sel surya

(a) (b)

G. Nitrogen, Oksigen, dan BelerangNitrogen berada dalam golongan VA dengan konfigurasi elektron

ns2 np3, sedangkan oksigen dan belerang berada dalam golongan VIAdengan konfigurasi elektron ns2 np4. Nitrogen dan oksigen berupa gasdiatom, sedangkan belerang berupa zat padat dengan rumus molekul S8.

1. Kelimpahan Nitrogen , Oksigen, dan Belerang di AlamNitrogen terdapat di atmosfer bumi dalam jumlah paling besar mencapai

78%. Di alam, nitrogen tidak sebagai unsur bebas, tetapi membentuk gasdiatom yang tidak berwarna dan tidak berbau dengan rumus molekul N2.Oksigen merupakan unsur yang melimpah di alam, mencapai 48% beratbagian luar bumi (kerak, atmosfer, dan permukaan bumi).

Sumber: Chemistry, 2000; Sougou Kagashi

Kata Kunci• Ikatan kovalen• Alotrop• Amorf• Konduktor• Insulator• Semikonduktor


Belerang terdapat dalam mineral gipsum (CaSO4.2H2O) dan dalammineral sulfida yang merupakan bijih logam. Belerang juga terdapat dalambatubara dan minyak bumi sebagai senyawa organik belerang, dan dalamgas alam terdapat sebagai gas H2S.

Belerang dalam keadaan molekulnya (S8) terdapat di beberapa daerahvulkanik (gunung berapi) yang terbentuk dari reaksi H2S dan SO2.

16H2S(g) + 8SO2(g) ⎯⎯→ 16H2O( ) + 3S8(s)Molekul belerang juga terdapat di bawah tanah bersama-sama garam

sekitar ratusan meter dari permukaan bumi.

2. Sifat-Sifat Unsur Nitrogen , Oksigen, dan BelerangBeberapa sifat fisika unsur nitrogen, oksigen, dan belerang

ditunjukkan pada tabel berikut.

Pada suhu kamar gas N2 tidak reaktif, disebabkan ikatannya sangatkuat. Akan tetapi, pada suhu tinggi dapat bereaksi dengan unsur-unsurlain, seperti dengan oksigen menghasilkan NO.

N2(g) + O2(g) ⎯⎯→ 2NO(g)Oksigen membentuk molekul diatom O2 dan bentuk alotropnya

adalah ozon (O3). Oksigen merupakan gas tidak berwarna, tidak berasa,dan berwujud gas pada keadaan normal.

Gambar 3.38Perangkat alat pembangkit ozon (O3)



NitrogenOksigenKarbon dioksidaUap airGas lain

Atmosfer Bumi78210,04

Persen Udara

0,96

Tabel 3.17 Komposisi Unsur-Unsur dalam Atmosfer Bumi

(a) (b) (c)

Gambar 3.37(a) Kawah gunung berapi

merupakan sumber belerang.(b) Struktur molekul belerang (S8)(c) Bentuk kristal belerang

Titik leleh (°C)Titik didih (°C)Massa jenis (g cm–3)KeelektronegatifanAfinitas eletron (kJ mol–1)Jari-jari ion ( )Jari-jari kovalen ( )

Sifat Sifat N2

–210–196

0,00133,0

01,320,70

O2

218 183

0,0023,5

1411,260,66

S 1134452,072,5

–2001,701,04

Tabel 3.18 Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Unsur Nitrogen, Oksigen, dan Belerang



16H2S(g)


Keadaan stabil dari belerang adalah berbentuk rombik sepertimahkota yang berwarna kuning. Belerang rombik meleleh pada 113°Cmenghasilkan cairan berwarna jingga. Pada pemanasan berlanjut, berubahmenjadi cairan kental berwarna cokelat-merah.

Pada waktu meleleh, bentuk mahkota pecah menjadi bentuk rantaispiral yang panjang. Kekentalan meningkat akibat molekul S8 yang padatberubah menjadi rantai berupa spiral panjang. Pada suhu lebih tinggidari 200°C, rantai mulai pecah dan kekentalan menurun.

Molekul oksigen merupakan gas reaktif dan dapat bereaksi denganbanyak zat, umumnya menghasilkan oksida. Hampir semua logam bereaksidengan oksigen membentuk oksida.

Belerang (S8) bereaksi dengan oksigen menghasilkan belerangdioksida dengan nyala biru yang khas (Gambar 3.39):

S8(s) + 8O2(g) ⎯⎯→ 8SO2(g)Oksida yang lain dari belerang adalah SO3, tetapi hanya terbentuk dalamjumlah kecil selama pembakaran belerang dalam udara.

3. Pembuatan dan Kegunaan Unsur Nitrogen, Oksigen, danBelerangUdara merupakan sumber utama komersial gas N2. Pencairan gas N2

terjadi di bawah suhu 147°C pada 35 atm menghasilkan cairan nitrogen yangtak berwarna, selanjutnya didistilasi untuk memperoleh cairan nitrogen murni.

Nitrogen cair digunakan sebagai pembeku, seperti makanan, materialyang terbuat dari karet, dan bahan-bahan biologi. Gas N2 digunakansebagai gas pelindung, bertujuan untuk mencegah material kontakdengan oksigen selama pemrosesan atau penyimpanan. Oleh karena itu,komponen elektronik sering diproduksi dalam ruangan bernitrogen.

Oksigen diproduksi dalam jumlah besar dari udara. Sama sepertinitrogen, udara pertama dicairkan kemudian didistilasi. Nitrogen danargon merupakan komponen udara yang lebih mudah menguap sehinggamudah dipisahkan, meninggalkan oksigen cair.

Gas oksigen dapat dicairkan di bawah –118°C. Baik cairan maupunpadatan dari oksigen berwarna biru pucat (Gambar 3.40). Titik lelehpadatnya adalah –218°C, dan titik didih cairannya pada tekanan 1 atmdan pada suhu 183°C.

Pembuatan oksigen di laboratorium dapat dilakukan melaluipemanasan KClO3 dengan katalis MnO2 pada suhu sedang.

2KClO3(s) 2MnOΔ⎯⎯⎯⎯→ 2KCl(s) + 3O2(g)

Oksigen yang diproduksi digunakan dalam pembuatan besi, untukmengoksidasi pengotor yang terdapat dalam bijih besi. Oksigen jugamerupakan oksidator dalam banyak proses kimia dan pengolahan air limbah.Dalam jumlah kecil oksigen digunakan untuk pengelasan logam, dalam medissebagai bantuan pernapasan, dan untuk sumber energi pendorong roket.

Belerang dalam keadaan bebas (S8) ditambang melalui proses rasch(Gambar 3.41). Pada proses ini deposit belerang padat dalam tanahdilelehkan di tempatnya dengan air sangat panas (super heated).Kemudian, lelehan belerang ditekan keluar dengan udara, dan keluarmenyerupai busa. Kemurnian belerang mencapai 99%. Belerang digunakanterutama dalam pabrik asam sulfat.

Gambar 3.39Reaksi belerang dan oksigen

Gambar 3.40Oksigen cair berwarna biru pucat.



SekilasKimia


Priestly tertarik pada Kimia saatusianya 39 tahun karena Priestleytinggal bersebelahan dengantempat pembuatan minuman. Ditempat itu dia dapat memperolehkarbon dioksida. Penelitiannyadifokuskan pada gas ini pada pertamakalinya, dan kemudian berkembangke gas lain yaitu oksigen. Priestlymemperoleh oksigen daripemanasan raksa(II) oksida.2HgO(s) ⎯⎯→ 2Hg( ) + O2(g)

Joseph Priestley(1733–1804)


Gambar 3.41Diagram proses Frasch untukmenambang belerang.

4. Pembuatan dan Kegunaan Senyawa Nitrogen, Oksigen, danBelerangAmonia, NH3 merupakan senyawa komersial penting dari nitrogen.

Amonia adalah gas tidak berwarna dan berbau menyengat. Amonia dibuatsecara komersial melalui proses Haber dari N2 dan H2. Gambar di sampingmenunjukkan diagram alir pembuatan amonia secara industri dari gasalam, uap, dan udara.

Amonia mudah dicairkan dan cairannya digunakan sebagai pupuknitrogen. Garam amonium, seperti sulfat dan nitrat juga digunakan sebagaipupuk. Sejumlah besar amonia diubah menjadi urea, CO(NH2)2, yangdigunakan sebagai pupuk, suplemen makanan ternak, dan industri plastikformaldehid.

Asam nitrat, HNO3 adalah asam yang penting bagi industri dandigunakan untuk bahan peledak, nilon, dan plastik poliuretan. Asamnitrat dibuat secara komersial melalui proses st ald (Gambar 3.43).

Dalam proses Ostwald, asam nitrat dibuat dari oksidasi amonia. Prosessecara umum, amonia dibakar dengan adanya katalis platina menjadigas NO dan diubah lebih lanjut menjadi NO2, kemudian dilarutkan dalamair menjadi asam nitrat.

Tahap (1): 4NH3(g) + 5O2(g) Pt⎯⎯→ 4NO(g) + 6H2O(g)Tahap (2): 2NO(g) + O2(g) ⎯⎯→ 2NO2(g)Tahap (3): 3NO2(g) + H2O( ) ⎯⎯→ 2HNO3(aq)+NO(g)

Gas NO pada tahap akhir dapat digunakan kembali.

Gambar 3.42Amonia fontainJika pipet dipijit-pijit, air akan naik kedalam labu membentuk air mancurberwarna merah. Warna merahtersebut akibat NH3 (basa) larutdalam air.

Gambar 3.43Diagram proses Ostwald tahap 1 dantahap 2

NO

NO

NH3

O2

NO2




Udara

Air panasBelerangdan udara

Deposit

Lelehan belerang

Hidrogen sulfida (H2S) adalah gas tak berwarna dengan bau telurbusuk yang kuat dan bersifat racun. Dalam larutan asam, H2S berperansebagai reduktor menghasilkan belerang.

NH3

Air +fenolftalein



1. Jelaskan kembali bagaimana pembuatan asam nitratdengan proses Ostwald.

2. Mengapa di alam oksigen terdapat sebagai molekulO2, sedangkan belerang sebagai S8?

3. Jelaskan tiga metode pembuatan gas oksigen secaralaboratorium.

Tes Kompetensi Subbab G

4. Asam hipofosfit dioksidasi menjadi asam fosfit.Adapun asam sulfat direduksi menjadi SO2. Tuliskanpersamaan setara untuk reaksi ini.

5. Tuliskan persamaan reaksi pembuatan belerang (S8)dari reaksi antara H2S(g) dengan udara.

Gambar 3.44Diagram singkat proses kontak pada pembuatan asam sulfat.

Gambar 3.45Asam sulfat menyerap molekul H2O

dari gula pasir, hanya karbon yangtersisa.

2Fe3+(aq) + H2S(g) ⎯⎯→ 2Fe2+(aq) + 2H+(aq) + S(s)Belerang dioksida (SO2) adalah gas tak berwarna dengan bau

menyengat, diperoleh dari pembakaran belerang atau sulfida. Belerangdioksida digunakan untuk mengawetkan buah-buahan kering, yaitu untukmenghambat pertumbuhan jamur.

Asam sulfat dibuat dari belerang melalui proses kontak. Prosestersebut terdiri atas pembakaran belerang menjadi SO2 dan dioksidasilanjut menjadi SO3 dengan katalis platina atau V2O5. Gas SO3 yangterbentuk dilarutkan dulu dalam asam sulfat kemudian diencerkan.

Tahap 1: S(s) + O2(g) ⎯⎯→ SO2(g)Tahap 2: 2SO2(g) + O2(g) 2 5VΔ⎯⎯⎯⎯→ 2SO3(g)Tahap 3: SO3(g) + H2O( ) ⎯⎯→ H2SO4(aq)

Asap belerang trioksida yang dihasilkan pada tahap (2) sukar larutdalam air sehingga SO3 dilarutkan lebih dulu dalam asam sulfat pekatmembentuk asam pirosulfat (H2S2O7), kemudian diencerkan dengan airmenghasilkan asam sulfat pekat.

Asam sulfat pekat berupa cairan kental dan bersifat dapat menarikmolekul H2O dari udara maupun dari senyawa (higroskopis). Asam pekatjuga tergolong oksidator kuat.



SO2 SO2

SO2

V2O5

Kata Kunci• Gas pelindung• Oksidator• Proses Frasch• Proses Haber• Proses Ostwald• Proses kontak• Higroskopis

Tuliskan persamaan reaksi penyerapan molekul H2O dari gula pasir oleh H2SO4.

Kegiatan Inkuiri

Asam sulfat digunakan untuk membuat pupuk fosfat dan amoniumfosfat yang larut dalam air. Asam sulfat juga digunakan dalam pemurnianminyak bumi dan banyak industri kimia lainnya.


RangkumanUnsur-unsur golongan utama yang terdapat dalam tabelperiodik mempunyai kelimpahan yang relatif tinggi di alamdan banyak dimanfaatkan dalam berbagai macam aplikasi,baik dalam rumah tangga maupun industri. Unsur-unsurgolongan utama itu di antaranya logam alkali, alkali tanah,Aluminium, karbon, silikon, nitrogen, oksigen, belerang,halogen, dan gas mulia.1. Semua gas mulia diperoleh dari atmosfer bumi melalui

distilasi fraksionasi udara cair. Gas mulia dimanfaatkanterutama untuk pengisi lampu penerang, papanreklame, dan las logam.

2. Halogen merupakan unsur-unsur bukan logam yangsangat reaktif dan melimpah dalam air laut dan mineral.Unsur-unsur halogen diperoleh melalui elektrolisis dandigunakan untuk berbagai aplikasi dalam industri.

3. Unsur-unsur golongan alkali terdapat dalam berbagaimineral silikat dan diperoleh melalui elektrolisis lelehangaramnya. Semua unsur alkali bersifat reaktif. Senyawanatrium yang penting adalah NaOH, NaCl, danNa2CO3. Natrium hidroksida diperoleh melaluielektrolisis larutan NaCl, digunakan untuk membuatkertas dan ekstraksi logam aluminium oksida daribauksit. Natrium karbonat digunakan untuk membuatgelas. Kalium klorida merupakan bahan untukmembuat pupuk.

4. Unsur-unsur golongan logam alkali tanah terdapatdalam batuan alumino-silikat, air laut, dan kulit kerang.Semua unsur golongan alkali tanah cukup reaktif.Sumber utama magnesium adalah air laut, dan sumberkalsium diperoleh dari kulit kerang dan batu kapur.

Magnesium diperoleh melalui elektrolisis garamkloridanya, digunakan untuk membuat paduan logam.Unsur-unsur alkali tanah yang lain diperoleh melaluireaksi reduksi. Kalsium oksida diperoleh melaluipemanasan batu kapur untuk industri baja danpengolahan kesadahan air.

5. Aluminium merupakan unsur ketiga yang palingbanyak di alam, terutama dalam bauksit. Aluminiumlarut dalam asam maupun basa. Logam aluminiumdiproduksi melalui proses elektrolisis aluminium oksida(proses Hall). Senyawa aluminium yang penting adalahgaram sulfat (tawas), digunakan dalam industri kertasdan penjernihan air.

6. Silikon merupakan unsur paling melimpah di alam,terdapat dalam bentuk silika (SiO2) dan mineral silikat.Silikon dipakai untuk bahan semikonduktor. Adapununsur nitrogen terdapat dalam jumlah terbanyak diatmosfer sebagai gas diatom. Nitrogen dapatmembentuk senyawa dengan biloks mulai dari –3sampai dengan +5. Amonia dan asam nitrat merupakansenyawa nitrogen yang penting, digunakan untukpupuk. Asam nitrat diperoleh melalui proses Ostwald.

7. Oksigen terdapat di atmosfer bumi sebagai gas diatom.Gas oksigen diperoleh melalui pencairan udara secaradistilasi bertingkat. Gas oksigen digunakan untuk laslogam, medis, pembakaran, dan sumber energi.Belerang terdapat sebagai belerang bebas (S8) dansenyawanya (ferit dan H2S). Belerang bebas ditambangmelalui proses Frasch, dipakai dalam industri asam sulfatmelalui proses kontak.


Peta Konsep

Apakah Anda merasa kesulitan dalam memahamimateri pada Bab 3 ini? Bagian manakah dari materi Bab3 ini yang belum Anda kuasai? Jika Anda merasakesulitan, diskusikan dengan teman atau guru Anda.

Pada bab ini Anda dapat mengidentifikasi kelimpahanunsur-unsur utama di alam dan produk yang mengandungunsur tersebut. Anda juga dapat mendeskripsikankecenderungan sifat fisik dan kimia unsur utama (titik didih,titik leleh, kekerasan, warna, kelarutan, kereaktifan dan sifat

Refleksikhusus lainnya), serta menjelaskan manfaat, dampak, danproses pembuatan unsur-unsur dan senyawanya dalamkehidupan sehari-hari.

Aplikasi yang telah Anda ketahui dari unsur-unsurgolongan utama antara lain dalam industri pupuk, pulpkertas, sebagai pengisi lampu penerang, las logam, dandalam bidang medis. Cari tahu oleh Anda kegunaan dariunsur-unsur golongan utama tersebut.

Air laut mineral Elektrolisisdiperoleh

melalui

sumber

diperoleh melalui

Elektrolisis

sumber

Gol IA (Alkali) Litium (Li);Natrium (Na);Kalium (K);

Rubidium (Rb);Cesium (Cs)

Gol VAsalah satunyaNitrogen (N)

Unsur Unsur Golongan Utama

terdiri atas

Mineral silikat

antara lain

diperoleh melalui

Elektrolisis lelehangaramnya

sumber

Atmosfer bumi ProsesOswald

diperolehmelalui

Oksigen (O);Belerang (S)

Atmosfer bumi Distilasi;penambangan

di antaranya

diperolehmelalui

sumber

Gol VIA

Gol VIIAFlourin (F);Klorin (Cl);Bromin (Br);

Iodin (I)

antara lain

Atmosfer bumi Distilasi fraksionasiudara cair

diperolehmelalui

Gol VIIIAantara lainHelium (He);Neon (Ne);Argon (Ar);Kripton (Kr);Xenon (Xe)

sumber

sumber diantaranya

Gol IIA(Alkali tanah)

antaralain

Berilium (Be);Magnesium (Mg);

Kalsium (Ca);Stronsium (Sr)Barium (Ba)

Batuan alumino-silikat; air laut; dan

kulit kerang

Gol IIIA

Bauksit

Aluminiumsalahsatunya

diperolehmelalui

sumber

Elektrolisisaluminium oksida

Gol IVA

Senyawa organik; mineral silikat

Karbon (C);silikon (Si)

di antaranya

sumber



A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.1. Di antara gas mulia berikut yang bersifat radioaktif

adalah ....A. neonB. argonC. xenonD. kriptonE. radon

2. Gas mulia yang paling banyak terdapat di alam adalah ....A. heliumB. neonC. argonD. xenonE. kripton

3. Pernyataan berikut merupakan sifat-sifat gas mulia,kecuali ....A. unsur paling stabilB. sukar melepaskan atau menangkap elektronC. mudah bereaksi dengan unsur lainD. terdapat di atmosfer dalam keadaan bebasE. titik beku mendekati suhu 0 K

4. Ebtanas 1996:Pasangan unsur gas mulia berikut yang senyawanyasudah dapat disintesis adalah ....A. xenon dan argonB. xenon dan kriptonC. helium dan kriptonD. helium dan argonE. helium dan xenon

5. Ebtanas 1999:Unsur gas mulia sukar bereaksi dengan unsur lain.Hal ini disebabkan karena gas mulia ....A. sedikit terdapat di alamB. nomor atomnya selalu genapC. bentuk molekulnya monoatomikD. energi ionisasinya sangat tinggiE. jumlah elektron terluarnya selalu 8

6. Di antara sifat-sifat berikut untuk halogen dansenyawanya meningkat dari fluorin ke iodin adalah ....A. panjang ikatan dalam molekul halogenB. keelektronegatifan unsurC. energi ionisasi pertamaD. kekuatan pengoksidasiE. energi kisi untuk senyawa kalium halida

7. Di antara unsur-unsur halogen berikut yang tersusunmenurut kenaikan keelektronegatifan adalah ....A. F, Cl, BrB. Br, F, ClC. F, Br, ClD. Cl, Br, FD. Br, Cl, F

8. Kenaikan titik didih dan titik leleh dari F2 ke I2disebabkan oleh meningkatnya ....A. keelektronegatifanB. afinitas elektronC. jari-jari atomD. potensial reduksi standarE. kekuatan asam

9. Keelektronegatifan unsur-unsur F, Cl, Br, dan I masing-masing 4; 3; 2,8; dan 2,5. Senyawa antarhalogen yangpaling polar adalah ....A. IClB. IBrC. FClD. FBrE. F2

10. UMPTN 1999 C:Di antara unsur halogen berikut yang mudah direduksiadalah ....A. F2B. Cl2C. Br2D. I2E. semua dapat direduksi

11. UMPTN 2000 A:Reaksi berikut dapat berlangsung, kecuali ....A. larutan KI dengan gas Br2B. larutan KI dengan gas Cl2C. larutan KCl dengan gas Br2D. larutan KBr dengan gas Cl2E. larutan KCl dengan gas F2

12. Unsur-unsur halogen bersenyawa dengan hidrogenmembentuk asam halida. Asam halida yang paling kuatadalah ....A. HFB. HClC. HBrD. HIE. semua kuat

13. Iodin mudah larut dalam larutan KI daripada dalamair. Hal ini disebabkan terbentuk ....A. KI3

–

B. KI2–

C. KI+

D. KI3E. KI2

14. Di antara senyawa klorin berikut yang merupakan asampaling kuat adalah ....A. HCl D. HClO3B. HClO E. HClO4C. HClO2


15. Ebtanas 1999:Diketahui beberapa sifat unsur:1. Sangat reaktif, terdapat di alam dalam bentuk

senyawa2. Bilangan oksidasinya +2 dan +33. Merupakan oksidator kuat4. Dalam bentuk unsur bebas merupakan racun5. Umumnya, senyawanya berwarnaDi antara sifat-sifat unsur tersebut, yang merupakansifat unsur halogen adalah ....A. 1 – 2 – 3B. 1 – 3 – 4C. 2 – 3 – 5D. 2 – 4 – 5E. 3 – 4 – 5

16. Di antara asam halida berikut yang tidak dapat dibuatmenggunakan asam sulfat pekat adalah ....A. HF dan HClB. HCl dan HBrC. HF dan HBrD. HCl dan HIE. HBr dan HI

17. Logam natrium adalah reduktor kuat. Hasil percobaanyang mendukung ungkapan itu adalah ....A. sifatnya padat, lunak, dan mudah diirisB. mudah bereaksi dengan airC. larutan oksidanya mengubah lakmus merah

menjadi biruD. sifat basanya sangat kuatE. garam natrium mudah larut dalam air

18. Pernyataan berikut yang benar tentang sifat basa logamalkali adalah ....A. NaOH KOHB. LiOH KOHC. KOH LiOHD. KOH NaOHE. Opsi (c) dan (d) benar

19. Logam alkali yang dibakar akan menghasilkansuperoksida adalah ....A. Na dan KB. Li dan NaC. Li dan KD. K dan RbE. Li dan Rb

20. UMPTN 1998 B:Sifat-sifat berikut yang bukan merupakan sifat logamalkali adalah ....A. merupakan unsur sangat reaktifB. terdapat dalam keadaan bebas di alamC. dibuat dengan cara elektrolisis lelehan garamD. ionnya bermuatan positif satuE. senyawanya mudah larut dalam air

21. Berdasarkan tes nyala terhadap logam alkali, diperolehwarna ungu. Unsur tersebut adalah ....A. LiB. NaC. KD. RbE. Cs

22. Bahan baku pembuatan Na2CO3 melalui proses solvayadalah ....A. NaCl, NH3, COB. NaOH, NH3, CO2C. NaHCO3, NaClD. NaCl, CO2, NH3E. NaOH, NaCl, CO2

23. Ebtanas 1996:Logam alkali tanah yang tidak menghasilkan gashidrogen jika bereaksi dengan air adalah ....A. Ba D. CaB. Sr E. BeC. Mg

24. Ebtanas 2000:Basa alkali tanah yang paling mudah larut danmempunyai sifat basa kuat adalah ....A. Be(OH)2B. Mg(OH)2C. Ca(OH)2D. Sr(OH)2E. Ba(OH)2

25. Pembakaran logam Mg di udara, selain terbentuk MgOjuga terbentuk zat X. Zat ini jika ditambah air dapatmembirukan lakmus, zat itu adalah ....A. Mg(OH)2B. Mg3N2C. MgCO3D. Mg(HCO3)2E. Mg(CN)2

26. Di antara unsur alkali tanah berikut yang bersifatamfoter adalah ....A. MgB. BeC. RaD. CaE. Sr

27. Berdasarkan tes nyala terhadap logam alkali tanahdihasilkan warna putih terang. Logam itu adalah ....A. BeB. MgC. CaD. RaE. Sr

28. Pembuatan unsur-unsur logam alkali tanah umumnyadilakukan melalui proses ....


A. pirolisisB. kromatografiC. pemangganganD. elektrolisisE. peptisasi

29. Jika kalsium nitrat dipanaskan dengan kuat maka reaksiyang terjadi adalah ....A. Ca(NO3)2(s) ⎯⎯→ Ca(NO2)2(s) + O2(g)B. 2Ca(NO3)2(s) ⎯⎯→ 2CaO(s)+4NO2(g)+O2(g)C. Ca(NO3)2(s) ⎯⎯→ CaO(s)+ N2O(g)+ 2O2(g)D. 3Ca(NO3)2(s)⎯⎯→ Ca3N2(s)+4NO2(g)+ 5O2(g)E. Ca(NO3)2(s) ⎯⎯→ CaO(s) + 2NO2(g)

30. Jika logam aluminium ditetesi larutan NaOH akanterjadi reaksi, di antaranya menghasilkan ....A. gas oksigenB. gas peroksidaC. senyawa kompleksD. ion aluminiumE. ion aluminat

31. Pada pembuatan aluminium, kriolit yang dipakaiberperan sebagai ....A. reduktorB. oksidatorC. lapisan tahan panasD. pelarutE. bahan baku utama

32. Logam aluminium mempunyai sifat-sifat sebagaiberikut, kecuali ....A. dapat bereaksi dengan asam kuatB. larut dalam larutan NaOHC. dengan basa kuat menghasilkan gas H2D. merupakan oksidator kuatE. dengan HNO3 pekat menghasilkan NOx

33. Di antara alotrop karbon berikut, yang dapatmenghantarkan listrik adalah ....A. arangB. intanC. grafitD. kokasE. jelaga

34. Pembuatan asam nitrat secara komersial dilakukanmelalui proses ....A. Haber-BoschB. kamar timbalC. Frasch

D. OstwaldE. hidrogenasi

35. Proses Haber-Bosch pada pembuatan amonia dilakukanpada....A. suhu tinggi dan tekanan rendahB. suhu tinggi dan tekanan tinggiC. suhu rendah dan tekanan tinggiD. suhu rendah dan tekanan rendahE. keadaan berkatalis Pt

36. Gas amonia dapat dibuat di laboratorium dengan cara ....A. memanaskan amonium nitratB. memanaskan amonium kloridaC. memanaskan campuran amonium sulfat dan

kalsium oksidaD. mengalirkan gas H2 ke dalam nitrogen cairE. elektrolisis larutan amonium klorida

37. Pembuatan gas oksigen di laboratorium dapat dilakukandengan cara ....A. pemanasan KClO3 dengan katalis MnO2B. pembakaran gas COC. penguraian gas NO2D. pemanasan KNO3 dengan katalis FeE. elektrolisis larutan NaOH

38. Belerang berada dalam dua bentuk. Bentuk I stabil diatas suhu 95°C dan bentuk II stabil di bawah suhu itu.Keadaan ini disebut ....A. monotrofB. enantiotrofC. isomorfD. polimorfE. alotrope

39. Teknik yang digunakan untuk memperoleh belerangdari alam adalah melalui proses ....A. kontakB. elektrolisisC. FraschD. pengapunganE. kamar timbal

40. Proses pembuatan H2SO4 melalui pembentukan SO3dengan katalis V2O5 dinamakan proses ....A. kontakB. hidrolisisC. kamar timbalD. elektrolisisE. reduksi-oksidasi

B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. Xenon diflorida dapat dihidrolisis dalam larutan basa

menghasilkan xenon, ion florida, dan gas oksigen.Tuliskan persamaan kimia reaksi tersebut.

2. Bagaimanakah kecenderungan umum untuk (a) jari-jari atom; (b) energi ionisasi; (c) kerapatan gas; (d)

titik didih dari atas ke bawah untuk golongan unsur-unsur gas mulia?

3. Mengapa klorin dapat bereaksi dengan ion hidroksidamembentuk ion hipoklorit?Cl2(g) + OH–(aq) ⎯⎯→ Cl–(aq) + OCl–(aq) + H2O( )


4. Tuliskan persamaan kimia yang terjadi pada pembuatanF2, Cl2, Br2, dan I2 secara komersial.

5. Dalam bentuk apakah, senyawa klorin dapatdigunakan sebagai pemutih?

6. Tuliskan persamaan setara untuk reaksi yang terjadidalam campuran berikut.a. NaI(s) dan Cl2(g)b. NaCl(s) dan Br2( )c. NaI(s) dan Br2( )e. NaF(s) dan I2(s).

7. Bagaimanakah natrium hidroksida diproduksi diindustri? Apakah produk samping dari industri ini?

8. Tuliskan persamaan setara untuk reaksi berikut.a. NaOH(s) Δ⎯⎯→b. BeO(s) + NaOH(s) + H2O( ) ⎯⎯→c. NH4Cl(aq) + Ca(OH)2(s) ⎯⎯→

9. Aluminium diproduksi melalui proses elektrolisis.Tuliskan persamaan reaksi dalam elektrolisis daribijihnya.

10. Jelaskan, mengapa silikon membentuk kovalenkarbida, sedangkan kalsium membentuk ion karbida.

11. Detonator menginduksi ledakan termal amoniumnitrat menghasilkan N2(g), H2O(g), dan O2(g). Hitungvolume total gas diukur pada tekanan 1 atm dan 827°Cjika 1 kg NH4NO3 diledakkan?

12. Jelaskan bagaimana membuat asam sulfat melalui proseskontak. Tuliskan persamaan kimia setara dari setiaptahap reaksinya.

Unsur-Unsur TransisiPeriode Keempat

A. KecenderunganPeriodik UnsurTransisi

B. Senyawa KompleksC. Sumber

dan KegunaanUnsur Transisi

D. Pengolahan Logam(Metalurgi)

• mengidentifikasi kelimpahan unsur-unsur transisi di alam dan produkyang mengandung unsur tersebut.

• mendeskripsikan kecenderungan sifat fisik dan kimia unsur transisi (titikdidih, titik leleh, kekerasan, warna, kelarutan, dan sifat khusus lainnya).

• menjelaskan manfaat, dampak dan proses pembuatan unsur-unsur dansenyawanya dalam kehidupan sehari-hari.


memahami karakteristik unsur-unsur penting kegunaan dan bahayanya, sertaterdapatnya di alam.


Banyak reaksi kimia yang menggunakan katalis untuk mempercepatterbentuknya produk. Untuk mensintesis bahan kimia esensial, sepertiasam sulfat, asam nitrat, dan amonia diperlukan bantuan katalis.TahukahAnda unsur-unsur apa yang biasa digunakan dalam katalis tersebut? Unsur-unsur transisi banyak diaplikasikan secara komersial sebagai katalis,terutama dalam reaksi kimia. Selain itu, unsur-unsur transisi berperanpenting dalam proses alami biomolekul (hemoglobin) dan katalis dalamreaksi biokimia (enzim-enzim).

Unsur-unsur transisi dalam sistem periodik dikelompokkan sebagai unsur-unsur golongan B. Unsur-unsur ini berada pada periode keempat mulai dariskandium hingga tembaga. Bagaimanakah cara mengidentifikasi unsur-unsur transisi? Bagaimanakah kecenderungan sifat fisika dan kimia unsurtransisi, seperti ikatan khas yang dibentuknya? Bagaimana pula pembuatanunsur atau senyawa transisi agar dapat dimanfaatkan dalam berbagaiaplikasi? Anda akan mengetahuinya setelah mempelajari bab ini.

101

Proyek pertambangan tembaga di pulau Sumbawa, Provinsi Nusa Tenggara Barat.

Sumber:www.r-s.com

Bab

4


A. Kecenderungan Periodik Unsur TransisiDi antara unsur golongan IIA dan IIIA terdapat sepuluh kolom unsur-

unsur golongan B. Unsur-unsur tersebut dinamakan unsur transisi. Istilahtransisi artinya peralihan, yaitu peralihan dari blok s ke blok p.

Unsur-unsur transisi didefinisikan sebagai unsur-unsur yang memilikisubkulit d atau subkulit f yang terisi sebagian. Misalnya, tembagamempunyai konfigurasi elektron [Ar] 4s1 3d10. Unsur-unsur transisi yanglain ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1Unsur-unsur transisi

Unsur-unsur transisi yang terdapat dalam blok d adalah unsur-unsuryang memiliki subkulit d yang belum terisi penuh. Akibatnya, unsur-unsurtransisi memiliki beberapa sifat yang khas, yaitu:1. Semua unsur transisi adalah logam keras dengan titik didih dan titik

leleh tinggi.2. Setiap unsur transisi memiliki beberapa bilangan oksidasi, kecuali

unsur golongan IIB dan IIIB. Misalnya vanadium, memiliki bilanganoksidasi dari +2 sampai dengan +5.

3. Senyawa unsur transisi umumnya berwarna dan bersifat paramagnetik.Semua sifat-sifat akibat dari konfigurasi elektron pada orbital d belum

terisi penuh. Beberapa sifat fisika unsur transisi ditunjukkan pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Beberapa Sifat Fisika Unsur Transisi Periode Keempat

Titik leleh (°C)Titik didih (°C)Kerapatan (g cm–3)KeelektronegatifanJari-jari atom ( )Jari-jari ion ( )

Sifat Fisika Sc Ti Cr Mn Fe Co Ni Cu1.5412.8313,01,31,44

–

1.6603.2874,51,51,321,0

1.8903.3806,01,61,220,93

1.8572.6727,21,61,180,87

1.2441.9627,2

1 ,51,170,81

1.5352.7507,91,81,170,75

1.4952.8708,91,81,160,79

1.4532.7328,91,81,150,83

1.0832.5678,91,91,170,87

Lantanida

Aktinida

1. Mengapa unsur-unsur transisi diletakkan di antara golongan utama IIA danIIIA dalam tabel periodik?

2. Apa perbedaan antara unsur-unsur golongan utama dan unsur-unsur golongantransisi dilihat dari konfigurasi elektronnya?

3. Bagaimanakah kecenderungan sifat periodik yang Anda ketahui dari unsurtransisi?

Tes Kompetensi Awal

IA

IIA

IIIB IVB VB VIB VIIB IIBIB

IIIA IVA VA VIA VIIAVIIIB

Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd

Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg

Rf Db Sg Bh HS Mf

Sc

Y

La

Ac

VIIIA


103Unsur-Unsur Transisi Periode Keempat

1. Konfigurasi ElektronBerdasarkan aturan membangun dari Aufbau, pengisian elektron

dalam orbital d mulai terjadi setelah elektron menghuni orbital 4s2 atausetelah atom kalsium, 20Ca: [Ar] 4s2. Oleh karena itu, unsur-unsur transisidimulai pada periode keempat dalam tabel periodik, sesuai denganbilangan kuantum utama terbesar (4s 3d).

Oleh karena orbital d maksimum dihuni oleh sepuluh elektron makaakan terdapat sepuluh unsur pada periode keempat, yaitu mulai dari Scdengan konfigurasi elektron [Ar] 3d1 4s2 sampai dengan Zn dengankonfigurasi elektron [Ar] 3d10 4s2. Konfigurasi elektron unsur-unsur transisiperiode keempat dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Konfigurasi Elektron Unsur-Unsur Transisi Periode Keempat

21222324252627282930

NomorAtom Konfigurasi Elektron Nomor Golongan

pada Tabel Periodik

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d14s2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2

IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIBVIIIBVIIIB

IBIIB

ScTiVCrMnFeCoNiCuZn

LambangUnsur

Menurut aturan Aufbau, konfigurasi elektron krom adalah [Ar]3d4 4s2,tetapi faktanya bukan demikian melainkan [Ar]3d5 4s1. Demikian juga padakonfigurasi elektron atom tembaga, yaitu [Ar]3d10 4s1. Hal ini disebabkanoleh kestabilan subkulit d yang terisi penuh atau setengah penuh.

2. Titik Didih dan Titik LelehBerdasarkan Tabel 4.1, kenaikan titik leleh mencapai maksimum

pada golongan VB (vanadium) dan VIB (kromium). Hal itu disebabkanoleh kekuatan ikatan antaratom logam, khususnya bergantung padajumlah elektron yang tidak berpasangan di dalam subkulit d. Pada awalperiode unsur transisi, terdapat satu elektron pada orbital d yang tidak

Selidiki dengan saksama apakah senyawa unsur-unsur transisi mengikuti aturan oktetyang dikemukakan oleh Lewis?

Kegiatan Inkuiri

Apakah unsur seng (Zn) tergolong unsur transisi atau bukan? Diskusikan di kelas. Datatentang seng:• dalam membentuk senyawa hanya memiliki biloks +2;• semua senyawa seng tidak berwarna;• orbital-d terisi penuh.

Kegiatan Inkuiri

Kata Kunci• Kekuatan ikatan antaratom

logam• Elektron yang tidak

berpasangan


berpasangan. Jumlah elektron pada orbital d yang tidak berpasanganmeningkat sampai dengan golongan VIB dan VIIB, setelah itu elektronpada orbital d mulai berpasangan sehingga titik didih dan titik leleh turun.

3. Jari-Jari AtomJari-jari atom menentukan sifat-sifat unsur. Pada Tabel 4.1 tampak

bahwa jari-jari atom menurun secara drastis dari skandium (1,44 ) hinggavanadium (1,22 ), kemudian berkurang secara perlahan. Penurunan iniakibat dari kenaikan muatan inti yang menarik elektron valensi lebih kuat.

Pada periode yang sama, dari kiri ke kanan jumlah proton bertambah,sedangkan kulit valensi tetap. Akibat bertambahnya jumlah proton, dayatarik muatan inti terhadap elektron valensi bertambah kuat sehinggaukuran atau jari-jari atom semakin kecil.

4. Sifat LogamSemua unsur transisi merupakan unsur-unsur logam. Kulit terluar

dari unsur-unsur transisi hanya mengandung satu atau dua elektron padaorbital 4s sehingga mudah melepaskan elektron pada kulit terluarnya.

Sifat logam dari unsur-unsur transisi lebih kuat jika dibandingkan dengansifat logam dari golongan utama. Hal ini disebabkan pada unsur-unsur transisiterdapat lebih banyak elektron bebas dalam orbital d yang tidak berpasangan.

Mengapa jumlah elektron yang belum berpasangan dapat dijadikanukuran kekuatan logam? Semakin banyak elektron bebas dalam suatuatom logam memungkinkan ikatan antaratom semakin kuat sehinggasifat logam dari unsur itu juga semakin kuat.

Pengaruh nyata dari kekuatan ikatan antaratom pada logam transisitercermin dari sifat kekerasan tinggi, kerapatan tinggi, titik didih dantitik leleh yang juga tinggi, serta sifat hantaran listrik yang lebih baik.

5. Bilangan OksidasiUmumnya, unsur-unsur transisi periode keempat memiliki biloks lebih

dari satu. Hal ini disebabkan tingkat energi orbital s dan orbital d tidakberbeda jauh sehingga memungkinkan elektron-elektron pada keduaorbital itu digunakan melalui pembentukan orbital hibrida sp3d2. Biloksunsur-unsur transisi periode keempat ditunjukkan pada Tabel 4.3.Tabel 4.3 Bilangan Oksidasi Unsur Transisi Periode Keempat

3

IIIBSc

+2+3

4

I BTi

+2+3

45

B

+23

+4+5

6

IBCr

234

+5+6

7

IIBMn

23

+4+5+6

Fe Co+1

2+3+4

NiIIIB

2+3+4

CuIB

+12

+3

nIIB

2


Jelaskan menggunakan teori lautan elektron bebas untuk menjelaskan kekuatanlogam unsur-unsur transisi.

Kegiatan Inkuiri

Bilangan oksidasi yang stabilditunjukkan dengan huruf tebal (bold)

The stabyl oxidation number is pointedby the bold letters.

NoteCatatan


Jika Anda simak Tabel 4.3, biloks maksimum sama dengan jumlahelektron valensi dalam orbital s dan orbital d atau sama dengan nomorgolongan. Jadi, titanium (IVB) memiliki biloks maksimum +4, vanadium(VB), kromium (VIB), dan mangan (VIIB) memiliki biloks maksimumberturut-turut +5, +6, dan +7.

6. Warna Ion Logam TransisiSuatu benda atau zat dikatakan berwarna jika ada cahaya yang jatuh

kepadanya, khususnya cahaya tampak. Cahaya tampak adalah cahaya yangmemiliki frekuensi berkisar di antara cahaya inframerah dan ultraviolet.Cahaya tampak terdiri atas cahaya merah-kuning-hijau-biru-ungu.

Kation logam unsur-unsur transisi umumnya berwarna. Hal inidisebabkan oleh adanya elektron tidak berpasangan dan tingkat energiorbital tidak berbeda jauh. Akibatnya, elektron mudah tereksitasi ketingkat energi lebih tinggi menimbulkan warna tertentu.

Jika senyawa transisi baik padat maupun larutannya tersinari cahayamaka senyawa transisi akan menyerap cahaya pada frekuensi tertentu,sedangkan frekuensi lainnya diteruskan. Cahaya yang diserap akanmengeksitasi elektron ke tingkat energi lebih tinggi dan cahaya yangditeruskan menunjukkan warna senyawa transisi pada keadaan tereksitasi.

7. Sifat MagnetJika suatu atom memiliki elektron yang tidak berpasangan, atom

tersebut akan bersifat paramagnetik, artinya dapat dipengaruhi oleh medanmagnet. Sebaliknya, jika suatu atom tidak memiliki elektron yang tidakberpasangan maka akan bersifat diamagnetik, artinya tidak dipengaruhioleh medan magnet.

Unsur-unsur transisi baik sebagai unsur bebas maupun senyawanyapada umumnya memiliki elektron tidak berpasangan sehingga banyakunsur dan senyawa transisi bersifat paramagnetik. Semakin banyakelektron yang tidak berpasangan, semakin kuat sifat magnetnya.

Mengapa elektron yang tidak berpasangan dapat memiliki sifatmagnet? Setiap elektron memiliki spin yang menghasilkan momen magnet.Momen magnet ini berperilaku seperti magnet.

Jika semua elektron berpasangan maka momen magnet elektron akansaling meniadakan sesuai aturan Pauli (jika elektron berpasangan, spinnyaharus berlawanan) sehingga atom bersifat diamagnetik.

Jika elektron tidak berpasangan maka spin elektron yangmenghasilkan momen magnet tidak ada yang meniadakan sehingga atomakan memiliki momen magnet dan bersifat paramagnetik.

Gambar 4.2Spektrum elektromagnetikCahaya tampak adalah salah satubagian dari radiasi elektromagnetik.

– 1

– 0

– 1

– 2

– 3

– 4

– 5

– 6

– 7

– 8

– 9

–10

Radio

Microwave

Inframerah

Tampak

Ultraviolet

Sinar – X

Log ( /m)

Sifat Unsur TransisiDi antara unsur transisi periode keempat, manakah yang memiliki sifat magnet?Jawab:Suatu logam akan bersifat magnet jika memiliki elektron tidak berpasangan. Semakinbanyak jumlah elektron yang tidak berpasangan, semakin kuat sifat magnetnya.Berdasarkan penjelasan tersebut unsur-unsur transisi periode keempat yang memilikisifat magnet adalah: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni.Kekuatan magnet dari unsur transisi adalah: Cr Mn Fe V Co.

Contoh 4.1

Kata Kunci• Orbital hibrida• Cahaya tampak• Elektron tereksitasi• Paramagnetik• Diamagnetik• Aturan Pauli• Momen magnet


B. Senyawa KompleksWarna yang tampak dalam senyawa kimia tidak hanya menarik, tetapi

juga memberikan pengetahuan tentang struktur dan ikatan di dalamsenyawa. Logam-logam unsur transisi pada umumnya berwarna sehinggabanyak digunakan, misalnya untuk pigmen cat atau kaca.

Mengapa senyawa-senyawa logam transisi berwarna dan berubahwarnanya jika ion atau molekul yang terikat pada logam berubah?Pertanyaan tersebut dapat dijawab melalui pembahasan senyawa kompleksdari logam-logam unsur transisi.

1. Ion KompleksIon kompleks adalah senyawa ionik, di mana kation dari logam

transisi berikatan dengan dua atau lebih anion atau molekul netral. Dalamion kompleks, kation logam unsur transisi dinamakan atom pusat, dananion atau molekul netral terikat pada atom pusat dinamakan ligan (Latin:ligare, artinya mengikat).

Menurut teori asam-basa Lewis, ion logam transisi menyediakanorbital d yang kosong sehingga berperan sebagai asam Lewis (akseptorpasangan elektron bebas) dan ion atau molekul netral yang memilikipasangan elektron bebas untuk didonorkan berperan sebagai basa Lewis.Contoh ion kompleks adalah [Fe(H2O)6]3+.

Atom Fe bermuatan 3+ dengan konfigurasi elektron [Ar] 3d5 4s0.Oleh karena atom Fe dapat mengikat enam molekul H2O (netral), atomFe harus menyediakan enam buah orbital kosong. Hal ini dicapai melaluihibridisasi d2sp3. Proses hibridisasinya adalah sebagai berikut.Konfigurasi atom Fe:

Fe: [Ar]3d 4s 4p

Konfigurasi dari ion Fe3+:

Oleh karena memerlukan enam orbital kosong, hibridisasi yang terjadiadalah d2sp3, yakni 2 orbital dari 3d, 1 orbital dari 4s, dan 3 orbital dari4p. Keenam orbital d2sp3 selanjutnya dihuni oleh pasangan elektron bebasdari atom O dalam molekul H2O.

Fe: [Ar]3d 4s 4p

Tes Kompetensi Subbab AKerjakanlah di dalam buku latihan.1. Berapakah bilangan oksidasi Mn dalam senyawa

MnO2dan KMnO4?2. Dalam setiap reaksi redoks, mungkinkah KMnO4

berperan sebagai reduktor? Jelaskan.

3. Senyawa A adalah suatu cairan tidak berwarnadengan titik leleh 20°C. Senyawa B adalah serbukkuning-kehijauan dan meleleh pada 1.406°C.Manakah yang merupakan senyawa VF3 dan VFs?

Unsur-unsur golongan IIA memiliki elektron yang semuanya berpasangan, tetapi faktanyalogam golongan IIA dapat bersifat paramagnetik pada suhu tinggi. Jelaskan fakta ini.

Kegiatan Inkuiri

[Fe(H2O)6]3+

3d d2sp3


Molekul atau ion yang bertindak sebagai ligan, yang terikat padaatom pusat, sekurang-kurangnya harus memiliki satu pasang elektronvalensi yang tidak digunakan, misalnya Cl–, CN–, H2O, dan NH3, sepertiditunjukkan pada struktur Lewis Gambar 4.3.

Pada pembentukan ion kompleks, ligan dikatakan mengkoordinasilogam sebagai atom pusat. Ikatan yang terbentuk antara atom pusat danligan adalah ikatan kovalen koordinasi. Penulisan rumus kimia untuk ikatankoordinasi dalam senyawa kompleks digunakan tanda kurung siku.

Jadi, dalam rumus [Cu(NH3)4]SO4 terdiri atas kation [Cu(NH3)4]2+

dan anion SO42–, dengan kation merupakan ion kompleks. Senyawa yang

terbentuk dari ion kompleks dinamakan senya a kompleks atau koordinasi.Ion kompleks memiliki sifat berbeda dengan atom pusat atau ligan

pembentuknya. Misalnya, pada ion kompleks Fe(SCN)2+, ion SCN– tidakberwarna dan ion Fe3+ berwarna cokelat. Ketika kedua spesi itu bereaksimembentuk ion kompleks, [Fe(SCN)6]3– warnanya menjadi merah darah.

Pembentukan kompleks juga dapat mengubah sifat-sifat ion logam,seperti sifat reduksi atau sifat oksidasi. Contohnya, Ag+ dapat direduksioleh air dengan potensial reduksi standar:

Ag+(aq) + e– ⎯⎯→ Ag(s) Eo = +0,799 VNamun ion [Ag(CN)2]– tidak dapat direduksi oleh air sebab ion Ag+ sudahdikoordinasi oleh ion CN– menjadi stabil dalam bilangan oksidasi +1.

[Ag(CN)2]–(aq) + e– ⎯⎯→ Ag(s) Eo = –0,31 V

1. Gambarkan struktur orbital hibrida d2sp3 dari ion Fe3+. Selanjutnya, gambarkanstruktur ion kompleks yang dibentuk dari ion Fe3+ dan H2O dalam ion Fe(H2O)6

3+.2. Air tanah nonartesis pada waktu diisap oleh pompa biasanya bening, tetapi

setelah dibiarkan beberapa lama air tersebut menjadi kuning. Hasil analisis airtersebut mengandung besi. Bagaimana Anda menerangkan gejala ini.

Kegiatan Inkuiri

(a)

H

H

O

Gambar 4.3(a) Ligan H2O(b) Ligan NH3

(b)

HH

HN

2. Muatan dan Bilangan KoordinasiMuatan ion kompleks adalah jumlah muatan atom pusat dan ligannya. Jika

ligan suatu molekul netral, muatan ion kompleks berasal dari atom pusat.Pada senyawa [Cu(NH3)4]SO4, muatan ion kompleks dapat dihitung jikamuatan anion diketahui. Jika ion sulfat bermuatan 2–, ion kompleksbermuatan 2+, yaitu [Cu(NH3)4]2+. Jika ligan suatu molekul netral makabilangan oksidasi atom pusat sama dengan muatan ion kompleks. Dalamion [Cu(NH3)4]2+, biloks Cu sama dengan +2.

Kata Kunci• Atom pusat• Ligan• Teori asam-basa lewis• Ikatan kovalen koordinasi• Ion kompleks

Menentukan Bilangan OksidasiBerapakah biloks atom pusat dalam [Co(NH3)5Cl](NO3)2?Jawab:Gugus NO3 adalah anion nitrat, memiliki muatan 1–, NO3

–. Ligan NH3 bersifat netral,sedangkan Cl suatu anion bermuatan 1–.Oleh karena senyawa koordinasi bermuatan netral maka jumlah semua muatan harus nol.

Contoh 4.2


(a)

(b)

(c)

Atom dalam ligan yang terikat langsung pada atom pusat dinamakanatom donor. Misalnya, ligan NH3 dalam ion kompleks [Ag(NH3)2]2+.Atom nitrogen dalam NH3 adalah atom donor. Jumlah atom donor yangterikat pada atom pusat disebut bilangan koordinasi logam.

Berapakah bilangan koordinasi dalam ion [Ag(NH3)2]2+? Oleh karenaada dua atom nitrogen yang terikat langsung pada Ag maka atom perakmemiliki bilangan koordinasi 2. Dalam ion [Cr(H2O)4Cl2]+, krom memilikibilangan koordinasi 6 sebab ada enam atom yang terikat langsung.

Bilangan koordinasi ion logam biasanya dipengaruhi oleh ukuran relatifion logam dan ligan yang terikat. Jika ukuran ligan besar, boleh jadi hanyabeberapa ligan yang terikat. Sebaliknya, jika ukuran ligan kecil maka jumlahligan yang terikat pada ion logam lebih banyak. Contohnya, besi(III) dapatmengkoordinasi enam ion fluorida membentuk [FeF6]3–, tetapi dengan ionklorida (ion klorida lebih besar dari ion fluorida) hanya dapatmengkoordinasi sebanyak empat membentuk ion [FeCl4]–.

Ion kompleks yang memiliki bilangan koordinasi empat dapat beradadalam dua bentuk struktur, yaitu tetrahedral dan segiempat datar. Strukturtetrahedral lebih umum terdapat pada senyawa bukan transisi, sedangkanstruktur segiempat datar banyak dijumpai dalam senyawa transisi, sepertipada platina(II) dan emas(III), juga beberapa ion kompleks dari tembaga.

Menentukan Muatan, Bilangan Koordinasi, dan Rumus Ion KompleksTentukan muatan, bilangan koordinasi, dan rumus ion kompleks yang tersusun dari:a. atom pusat Cu2+ dan empat buah ligan H2O.b. atom pusat Fe2+ dan enam buah ligan CN–.Jawab:Muatan ion kompleks merupakan jumlah muatan atom pusat dan muatan ligan.Bilangan koordinasi adalah jumlah atom donor yang terikat pada atom pusat secaralangsung. Rumus ion kompleks dituliskan dalam kurung siku. Dengan demikian, dapatditentukan bahwa:a. Bilangan koordinasi Cu = 4

Muatan ion kompleks = 2 + 4 (0) = +2Rumus ion kompleks adalah [Cu(H2O)4]

2+

b. Bilangan koordinasi Fe = 6Muatan ion kompleks = 2 + 6 (–1) = –4Rumus ion kompleksnya adalah [Fe(CN)6]

4–

Contoh 4.3

[Co(NH3)5Cl](NO3)2

x + 5(0) + (–1) + 2(–1) = 0Jadi, biloks kobalt adalah +3.

3. Ligan Polidentat (Senyawa Kelat)Ligan yang telah dibahas sebelumnya, seperti NH3 dan Cl– dinamakan

ligan monodentat (bahasa Latin: satu gigi). Ligan-ligan ini memiliki atomdonor tunggal yang dapat berkoordinasi dengan atom pusat.

Beberapa ligan dapat memiliki dua atau lebih atom donor yang dapatdikoordinasikan dengan ion logam sehingga dapat mengisi dua atau lebihorbital d ion logam. Ligan seperti itu dinamakan ligan polidentat (bahasaLatin: bergigi banyak).

Gambar 4.4 (a) Struktur etilendiamin (b) Struktur ion kompleks

[Co(en)3]3+

(c) Struktur EDTA

CH2 CH2

N

N

CH2

H2C

COO-

COO-

H2CCH2

-OOC

-OOC

CoNH2N

H2

H2N NH2

NH2

NH2

CH2CH2

H2C

H2C

CH2

CH2

H2C CH2

H2N NH2


Oleh karena ligan polidentat dapat mencengkeram ion logam dengandua atau lebih atom donor, ligan polidentat juga dikenal sebagai zatpengkelat. Contoh ligan polidentat seperti etilendiamin (disingkat en)dengan rumus struktur pada Gambar 4.4a.

Ligan en memiliki dua atom nitrogen, masing-masing dengan sepasangelektron bebas yang siap didonorkan. Atom-atom donor ini harus salingberjauhan agar keduanya dapat mengkoordinasi ion logam membentukkompleks dengan posisi berdampingan.

Ion kompleks [Co(en)3]3+ mengandung tiga ligan etilendiamin. Ionkompleks tersebut membentuk struktur koordinasi oktahedral denganatom kobalt(III) sebagai atom pusatnya (Gambar 4.4b).

Zat pengkelat seperti EDTA pada Gambar 4.4c sering digunakandalam analisis kimia, terutama dalam menentukan kadar ion kalsiumdalam air. Ion EDTA4– memiliki enam atom donor (4 dari gugus COO–, 2dari atom N). Dengan EDTA, tingkat kesadahan air dapat diukur. Dalambidang kedokteran zat pengkelat sering digunakan untuk mengeluarkanion logam, seperti Hg2+, Pb2+, dan Cd2+. Dalam sistem tubuh terdapat zatpengkelat, seperti mioglobin dan oksihemoglobin.

4. Tata Nama Senyawa KompleksTata nama senyawa kompleks disusun berdasarkan aturan Alfred

erner, pakar Kimia Swiss yang sudah bekerja meneliti senyawa komplekslebih dari 60 tahun. Aturan penamaannya adalah sebagai berikut.1. Tata nama untuk ligan bermuatan negatif ditambah akhiran –o, contoh:

F– Fluoro NO3– Nitrato

Cl– Kloro OH– HidroksoBr– Bromo O2– OksoI– Iodo NH2

– AmidoCN– Siano C2O4

– OksalatoNO2

– Nitro CO32– Karbonato

ONO– Nitrito

Ligan Nama Ligan Nama

2. Tata nama untuk ligan netral digunakan nama molekulnya, kecualiempat ligan yang sudah dikenal umum, seperti a ua (H2O), amina(NH3), karbonil (CO), dan nitrosil (NO).

3. Nama ligan diurut menurut alfabetis (urutan ligan adalah pertamanama ligan negatif, nama ligan netral, dan nama ligan positif).

4. Jika lebih dari satu ligan yang sama digunakan kata depan di– (dua),tri– (tiga), tetra– (empat), dan seterusnya.

5. Jika nama ligan dimulai dengan huruf vokal untuk ligan polidentat,penomoran menggunakan awalan bis– (dua), tris– (tiga), dan tetrakis–(empat).

6. Nama ligan dituliskan terlebih dahulu diikuti nama atom pusat.7. Jika kompleks suatu kation atau molekul netral, nama atom pusat

dituliskan sama seperti nama unsur dan diikuti oleh angka romawidalam kurung yang menunjukkan bilangan oksidasinya.

8. Jika kompleks suatu anion, penulisan nama dimulai dari kation diikutinama anion.

Mahir MenjawabSuatu ion kompleks mempunyai atompusat Fe3+, dengan ligan molekul H2Odan ion S2O3

2–. Jika bilangan koordinasi= 6 maka rumus ion komplekstersebut ....A. [Fe(H2o)2(s2o3)4]+5

B. [Fe(H2o)5(s2o3)]–2

C. [Fe(H2o)3(s2o3)3]3

D. [Fe(H2o)4(s2o3)2]–1

E. [Fe(H2O)(S2O3)5]–6

PembahasanUrutan penulisan ion kompleks:1. atom pusat2. ligan netral3. ligan negatifMuatan atom pusat Fe = 3+ (=biloksFe)Jadi jumlah ligan yang diikat = 6 (2 ×biloks atom pusat).Muatan ion kompleks = muatan atompusat + (4 × muatan H2O) + (2 ×muatan S2O3).Muatan ion kompleks= 3+ (4 . 0) + (2 . –2)= 3 + 0 – 4= 1–Jadi, ion kompleksnya:[Fe(H2O)4(S2O3)2]–1. (D)

UNAS 2004

Kata Kunci• Bentuk struktur tetrahedral• Bentuk struktur segiempat

datar• Ligan monodentat• Ligan polidentat• Zat pengkelat


9. Jika kompleks suatu anion, akhiran –at ditambahkan kepada namainduk logam, diikuti angka romawi yang menyatakan bilanganoksidasi logam.

Contoh ion kompleks berupa kation:[Co(NH3)6]Cl3 heksaaminkobalt(III) klorida[Pt(NH3)4Cl2]2+ ion tetraamindikloroplatina(IV)[Co(NH3)6]Cl3 heksaaminkobalt(III) kloridaContoh ion kompleks yang netral:[Pt(NH3)2Cl4] diamintetrakloroplatina(IV)[Co(NH3)3(NO2)3] triamintrinitrokobalt(III)[Ni(H2NCH2CH2NH2)2Cl2] diklorobis(etilendiamin)nikel(II)

Contoh ion kompleks berupa anion:K3[Co(NO2)6] kalium heksanitrokobaltat(III)[PtCl6]2– ion heksakloroplatinat(IV)Na2[SnCl6] natrium heksaklorostanat(IV)

Penamaan Senyawa Kompleks dari RumusnyaApakah nama senyawa berikut.(a) [Cr(H2O)4Cl2]Cl; (b) K2[Ni(CN)4]Jawab:(a) Ion kompleks adalah suatu kation bermuatan 1+.

Ligan terdiri atas 4 molekul a ua (aturan 2) dan 2 ion kloro (aturan 1).Penulisan ligan diurut secara alfabet: tetraa ua, diikuti dikloro. Jadi,tetraa uadikloro.Nama ligan ditulis terlebih dahulu, kemudian nama atom pusat.Dengan demikian, nama senyawa kompleks tersebut adalah tetraa ua-diklorokrom(III) klorida.

(b) Ion kompleks berupa anion bermuatan 2–.Dengan mengikuti aturan (8): kation ditulis terlebih dahulu, kemudian anionkompleks.Menurut aturan (9): anion ditambah akhiran –at sehingga ditulis sebagai nikelatPenulisan ligan mengikuti aturan di atas menjadi tetrasiano.Dengan demikian, nama senyawa kompleks ditulis sebagai: kalium tetra-sianonikelat(II).

Contoh 4.4

Menentukan Rumus Senyawa Kompleks dari NamanyaTuliskan rumus untuk senyawa kompleks difluorobis(etilendiamin)kobalt(III) perklorat.Jawab:Ion kompleks mengandung dua ion fluorida, dua etilendiamin, dan kobalt denganbiloks +3. Dengan demikian, ion kompleks adalah suatu kation yang bermuatan:(Co + 2en +2Cl–) = +3 + 0 – 2 = 1+.Oleh karena jumlah total muatan ion kompleks 1+, ion perklorat bermuatan 1–. Dengandemikian, rumus senyawa kompleks tersebut adalah [Co(en)2F2]ClO4.

Contoh 4.5


Kerjakanlah di dalam buku latihan.1. Berapakah muatan senyawa kompleks yang dibentuk

dari ion logam platina(II) yang mengikat dua molekulamonia dan dua ion bromin? Tuliskan rumus senyawakompleksnya.

2. Tentukan bilangan koordinasi, muatan, dan rumusion kompleks yang tersusun dari krom(III) yang


mengkoordinasi empat molekul air dan dua ionklorida.

3. Tuliskan nama senyawa berikut: (a) [Fe(NH3)3Br2]NO3;(b) (NH4)2[CuBr4]

4. Tuliskan rumus untuk natrium dia uabisoksalato-kobaltat(III).

C. Sumber dan Kegunaan Unsur TransisiUmumnya unsur-unsur transisi periode keempat terdapat dalam

bentuk oksida, sulfida, dan karbonat. Hanya tembaga yang dapatditemukan dalam keadaan bebas maupun dalam bentuk senyawanya. Halini disebabkan tembaga tergolong unsur logam yang relatif sukardioksidasi.

Keberadaan unsur-unsur transisi dalam bentuk oksidasi dan sulfidadisebabkan unsur-unsur logam yang berasal dari perut bumi terdesakmenuju kerak bumi akibat tekanan magma. Selama dalam perjalananmenuju kerak bumi, unsur-unsur logam bereaksi dengan belerang atauoksigen yang terdapat di kerak bumi sehingga terbentuk mineral dariunsur-unsur transisi.

Oleh sebab itu, mineral dari logam-logam transisi pada umumnyadalam bentuk oksida atau sulfida dan sebagian dalam bentuk senyawakarbonat. Jika dilihat pada Tabel 4.4, tampak bahwa bentuk oksidamerupakan mineral paling banyak ditemukan di alam sebab hampir semuamaterial alam mengandung oksigen.

Mineral dapat dijadikan sumber material untuk memproduksi bahan-bahan komersial yang disebut bijih logam. Sumber bijih logam tersebar diberbagai wilayah Indonesia, seperti ditunjukkan pada Tabel 4.5.

Rutil, pirolusit, hematit, dan mileritmasing-masing rumus molekulnyaadalah ....A. Fe2O3, MnO2, NiS, ZnSB. Fe2O3, CuS, MnO2, CuFeS2C. TiO2, MnO2, Fe2O3 NiSD. Fe3O4, MnO2, KMnO4, ZnCO3E. TiO2, Fe2O3, NiS, ZnSPembahasanFe2O3 : hematitMnO2 : pirolusitNiS : mileritZnS : spakritCu2S : kalkositCuFeS2 : kalkopiritTiO2 : rutilZnCO3 : smitsonitKMnO4 : kalium permanganatJadi, rumus molekulnya adalah TiO2,MnO2, Fe2O3, dan NiS. (C)

UNAS 2004

Mahir Menjawab

Tabel 4.4 Sumber Mineral Unsur Transisi

Titanium

VanadiumKromiumMangan

Besi

Kobalt

NikelTembaga

Seng

Logam Mineral Komposisi

RutilIlmenitVanaditKromitPirolusitHematitMagnetit

PiritSideritSmaltitKobaltitNikelitKalkosit

KalkofiritMalasitSpalerit

TiO2FeTiO3

Pb3(VO4)2FeCr2O4MnO2Fe2O3Fe3O4FeS

FeCO3CoAs2CoAsS

NiSCu2S

CuFeSCu2CO3(OH)2

ZnSSumber: General Chemistry , 1990


1. Skandium (Sc)Scandium adalah unsur yang jarang terdapat di alam. Walaupun ada,

umumnya terdapat dalam bentuk senyawa dengan biloks +3. Misalnya,ScCl3, Sc2O3, dan Sc2(SO4)3.

Sifat-sifat senyawa skandium semuanya mirip, tidak berwarna dan bersifatdiamagnetik. Hal ini disebabkan dalam semua senyawanya skandiummemiliki konfigurasi elektron ion Sc3+, sedangkan sifat warna dan kemagnetanditentukan oleh konfigurasi elektron dalam orbital d. Logam skandium dibuatmelalui elektrolisis lelehan ScCl3. Dalam jumlah kecil, scandium digunakansebagai filamen lampu yang memiliki intensitas tinggi.

2. Titanium (Ti)Titanium merupakan unsur yang tersebar luas dalam kulit bumi (sekitar

0,6% massa kulit bumi). Oleh karena kerapatan titanium relatif rendahdan kekerasan tinggi, titanium banyak dipakai untuk bahan struktural,terutama pesawat terbang bermesin jet, seperti Boeing 747. Mesin pesawatterbang memerlukan bahan yang bermassa ringan, keras, dan stabil padasuhu tinggi. Selain ringan dan tahan suhu tinggi, logam titanium tahanterhadap cuaca sehingga banyak digunakan untuk material, seperti pipa,pompa, tabung reaksi dalam industri kimia, dan mesin mobil.

Umumnya, senyawa titanium digunakan sebagai pigmen warna putih.Titanium(IV) oksida merupakan material padat yang digunakan sebagaipigmen putih dalam kertas, cat, plastik, fiber sintetik, dan kosmetik.

Sumber utama titanium(IV) oksida adalah bijih rutil (matrik TiO2) danilmenit (FeTiO3). Rutil diolah dengan klorin membentuk TiCl4 yang mudahmenguap, kemudian dipisahkan dari pengotor dan dibakar menjadi TiO2.

TiCl4(g) + O2(g) ⎯⎯→ TiO2(s) + Cl2(g)Ilmenit diolah dengan asam sulfat membentuk senyawa sulfat yang

mudah larut dalam air.FeTiO3(s) + H2SO4(aq) ⎯⎯→ Fe2+(aq) + TiO3

2+(aq) + 2SO42–(aq) + 2H2O( )

Campuran hasil reaksi dimasukkan ke dalam vakum agar terbentukFeSO4.7H2O padat yang mudah dikeluarkan. Sisa campuran dipanaskanmenjadi titanium(IV) oksida hidrat (TiO2.H2O), selanjutnya hidratdikeluarkan melalui pemanasan membentuk TiO2 murni.

Titanium:Logam Berteknologi TinggiTitanium merupakan logam

yang keras, kuat, tahan panas (titikleleh 1.668°C), dan memiliki densitasrendah (4,51 g cm–3). Titaniumseperti baja, tetapi 45% lebih ringan.Titanium dua kali lebih kuatdaripada aluminium, tetapi 60%lebih berat. Titanium akan menjadilebih kuat jika membentuk alloidengan aluminium dan vanadium.Sifat ini menjadikan titaniumsebagai pilihan yang tepat untukbahan pada aplikasi penerbangan,seperti rangka dan mesin pesawat.

Titanium merupakan logamtahan karat karena permukaannyadilindungi lapisan tipis oksidanya.Titanium tidak bereaksi dengan airlaut, asam nitrat, larutan NaOH panas,bahkan terhadap larutan gas klorin.

Sumber: www. wikipedia.org

SekilasKimia

Tabel 4.5 Sumber Bijih Logam di Berbagai Daerah di Indonesia

Daerah

Kalimantan BaratSumatra Barat

Sumatra SelatanSulawesi TengahSulawesi TengahSulawesi Tengah

Pegunungan Jayawijaya;Kalimantan Barat

Besi

Nikel

Tembaga

Logam Mineral

HematitMagnetitSideritPirit

NikelitGarnerit

Kalkopirit

Rumus

Fe2O3Fe3O4FeCO3FeS2NiS

H2(NiMg)SiO4.2H2OCuFeS2

Jika di suatu daerah terdapat sumber tembaga, biasanya logam mulia lain, seperti emasjuga cukup melimpah. Cari informasi berapa kadar emas di pertambangan FreeportProvinsi Papua.

Kegiatan Inkuiri


kalorTiO2.H2O(s) ⎯⎯→ TiO2(s) + H2O(g)

Senyawa titanium(III) dapat diperoleh melalui reduksi senyawa titanyang memiliki biloks +4. Dalam larutan air, Ti3+ terdapat sebagai ionTi(H2O)6

3+ berwarna ungu, yang dapat dioksidasi menjadi titanium(IV) olehudara. Titanium(II) tidak stabil dalam bentuk larutan, tetapi lebih stabildalam bentuk oksida padat sebagai TiO atau sebagai senyawa halida TiX2.

3. Vanadium (V)Vanadium tersebar di kulit bumi sekitar 0,02% massa kulit bumi. Sumber

utama vanadium adalah vanadit, Pb3(VO4)2. Vanadium umumnya digunakanuntuk paduan dengan logam besi dan titanium. Vanadium(V) oksidadigunakan sebagai katalis pada pembuatan asam sulfat. Logam vanadiummurni diperoleh melalui reduksi elektrolitik leburan garam VCl2. Logamvanadium menyerupai baja berwarna abu-abu dan bersifat keras serta tahankorosi. Untuk membuat paduan tidak perlu logam murninya. Contohnya,ferrovanadium dihasilkan melalui reduksi campuran V2O5 dan Fe2O3 olehaluminium, kemudian ditambahkan besi untuk membentuk baja vanadium,baja sangat keras yang digunakan pada bagian mesin dan poros as.

4. Kromium (Cr)Bijih kromium paling murah adalah kromit, FeCr2O4, yang dapat

direduksi oleh karbon menghasilkan ferrokrom.FeCr2O4(s) + 4C(s) ⎯⎯→ Fe–2Cr(s) + 4C(g)

Logam kromium banyak digunakan untuk membuat pelat baja dengansifat keras, getas, dan dapat mempertahankan permukaan tetap mengkilapdengan cara mengembangkan lapisan film oksida.

Kromium dapat membentuk senyawa dengan biloks +2, +3, +6.Kromium(II) dalam air merupakan reduktor kuat. Kromium(VI) dalamlarutan asam tergolong oksidator kuat. Misalnya, ion dikromat (Cr2O7

2–)dapatdireduksi menjadi ion Cr3+:

Cr2O72–(aq) + 14H+(aq) + 6e– ⎯⎯→ 2Cr3+(aq) + 7H2O( ) Gambar 4.5

Warna hijau emerald pada batuperhiasan disebabkan adanya ionCr3+.

Sumber: Chemistry for You, 2001

Dalam larutan basa, kromium(VI) terdapat sebagai ion kromat, tetapidaya oksidatornya berkurang.

CrO42–(aq) + 4H2O( ) + 3e– ⎯⎯→ Cr(OH)3(s) + 5OH–(aq)

Kromium(VI) oksida (CrO3) larut dalam air membentuk larutan asamkuat yang berwarna merah-jingga:

2CrO3(s) + H2O( ) ⎯⎯→ 2H+(aq) + Cr2O72–(aq)

Campuran krom(VI) oksida dan asam sulfat pekat digunakan sebagaipembersih untuk menghilangkan bahan organik pada alat-alatlaboratorium. Akan tetapi, larutan ini bersifat karsinogen (berpotensimenimbulkan kanker).

Tabel 4.6 Senyawa Kromium dan Biloksnya

+2+3+6

Biloks SenyawaCrX2

CrX3, Cr2O3, dan Cr(OH)3

K2Cr2O7, Na2CrO4, dan CrO3


Gambar 4.6Isotop kobalt digunakan untuk

perawatan pasien kanker.


5. Mangan (Mn)Mangan relatif melimpah di alam (0,1% kulit bumi). Salah satu sumber

mangan adalah batuan yang terdapat di dasar lautan dinamakan pirolusit.Suatu batuan yang mengandung campuran mangan dan oksida besi.Kegunaan umum mangan adalah untuk membuat baja yang digunakanuntuk mata bor (pemboran batuan).

Mangan terdapat dalam semua biloks mulai dari +2 hingga +7, tetapiumumnya +2 dan +7. Dalam larutan, Mn2+ membentuk Mn(H2O)6

2+, yangberwarna merah muda. Mangan(VII) terdapat sebagai ion permanganat(MnO4

–) yang banyak digunakan sebagai pereaksi analitik. Beberapa jenismangan yang umum ditunjukkan pada Tabel 4.7.

Tabel 4.8 Senyawa Besi dan Biloksnya

+2+3

Campuran +2 dan +3

Biloks Senyawa

FeS, FeSO4.7H2O, dan K4Fe(CN)6

FeCl3, Fe2O3, K3[Fe(CN)6], dan Fe(SCN)3

Fe3O4 dan KFe[Fe(CN)6]

6. Besi (Fe)Besi merupakan logam yang cukup melimpah dalam kulit bumi

(4,7%). Besi murni berwarna putih kusam yang tidak begitu keras dansangat reaktif terhadap zat oksidator sehingga besi dalam udara lembapteroksidasi oleh oksigen dengan cepat membentuk karat.

Tabel 4.7 Senyawa Mangan dan Biloksnya

+2+4+7

Biloks Senyawa

Mn(OH)2, MnS, MnSO4, dan MnCl2

MnO2

KMnO4

Di dalam air, garam besi(II) berwarna hijau terang akibat membentukion Fe(H2O)6

2+. Besi(III) dalam bentuk ion Fe(H2O)63+ tidak berwarna,

tetapi larutan garamnya berwarna kuning-cokelat akibat terbentuknyaion Fe(OH)(H2O)5

2+ yang bersifat basa.

7. Kobalt (Co)Walaupun kobalt relatif jarang terdapat di alam, tetapi dapat

ditemukan dalam bijih smaltit (CoAs2) dan kobaltit (CoAsS) dalam kadaryang memadai jika diproduksi secara ekonomis. Kobalt bersifat keras,berwarna putih kebiruan, dan banyak digunakan untuk membuat paduan,seperti baja perak (stainless steel). Baja perak merupakan paduan antarabesi, tembaga, dan tungsten yang digunakan dalam instrumentasi danalat-alat kedokteran (Gambar 4.6).

Kobalt utamanya memiliki biloks +2 dan +3, walaupun senyawakobalt dengan biloks 0, +1, dan +4 juga dikenal. Larutan garam kobalt(II)mengandung ion Co(H2O)6

2+ yang memberikan warna merah muda.Kobalt dapat membentuk berbagai senyawa koordinasi, sepertiditunjukkan pada Tabel 4.9.

Tambang Logam TransisiDi Indonesia

Kekayaan alam Indonesia sangatberpotensi dan bernilai ekonomitinggi. Tahukah Anda bahwaIndonesia merupakan salah satunegara terbesar penghasil tembaga?Yaitu ketiga terbesar di duniasetelah Amerika Serikat dan Chili.Selain tembaga, Indonesia jugamemproduksi nikel, mangan, bijihbesi, dan emas dengan jumlah yangbesar. Mineral-mineral dan produkyang berhubungan dengannyamerupakan 19% dari total eksportnegara Indonesia. Di antara mineraltersebut, emas sebagai pendapatantertinggi Indonesia. Produksiterbesar emas berasal dari Papua.

Sumber: Encarta: Reference Library,2005; www.mpi.org.au

SekilasKimia


Tabel 4.9 Senyawa Kobalt dan BiloksnyaBiloks Senyawa

CoSO4, [Co(H2O)6]Cl2, [Co(H2O)6](NO3)2, dan CoSCoF3, Co2O3, K3[Co(CN)6], dan [Co(NH3)6]Cl3

+2+3

Tabel 4.10 Senyawa Nikel dan Biloksnya

+2

Biloks Senyawa

NiCl2, [Ni(H2O)6]Cl2, NiS, NiO, Co2O3, [Ni(H2O)6]SO4

Gambar 4.7Paduan logam nikel dengantembaga membentuk alloi yangdisebut monel, digunakan untukmembuat baling-baling kapal laut.


8. Nikel (Ni)Kelimpahan nikel dalam kulit bumi berada pada peringkat ke-24,

terdapat dalam bijih bersama-sama dengan arsen, antimon, dan belerang.Logam nikel berwarna putih seperti perak dengan konduktivitas termaldan listrik tinggi, tahan terhadap korosi, dan digunakan untuk melapisilogam yang lebih reaktif. Nikel juga digunakan secara luas dalam bentukpaduan dengan besi membentuk baja.

Senyawa nikel umumnya memiliki biloks +2. Larutan garam nikel(II)dalam air mengandung ion Ni(H2O)6

2+ yang berwarna hijau emerald.Senyawa koordinasi nikel(II) dapat dilihat pada Tabel 4.10.

9. Tembaga (Cu)Tembaga memiliki sifat konduktor listrik sangat baik sehingga banyak

digunakan sebagai penghantar listrik, misalnya untuk kabel listrik(Gambar 4.8). Selain itu, tembaga tahan terhadap cuaca dan korosi.

Walaupun tembaga tidak begitu reaktif, tetapi dapat juga terkorosi.Warna kemerah-merahan dari tembaga berubah menjadi kehijau-hijauanakibat terkorosi oleh udara membentuk patina.

3Cu(s) + 2H2O( ) + SO2(g) + 2O2(g) ⎯⎯→ Cu(OH)4SO4

Tembaga dalam jumlah sedikit diperlukan oleh tubuh sebagai perunut,tetapi dalam jumlah besar sangat beracun. Oleh karena beracun, garamtembaga digunakan untuk membunuh jamur, bakteri, dan alga.

Gambar 4.8Tembaga digunakan untuk kabellistrik.


Tabel 4.11 Senyawa Tembaga dan Biloksnya

+1+2

Biloks Senyawa

Cu2O, Cu2S, dan CuClCuO, CuSO4.5H2O, CuCl2.2H2O, dan [Cu(H2O)6](NO3)2

Di antara logam unsur-unsur transisi periode 4, manakah yang tergolong bersifat racunbagi makhluk hidup? Bagaimana dampak yang ditimbulkan oleh logam tersebut?Diskusikan dalam kelas.

Kegiatan Inkuiri

Kerjakanlah di dalam buku latihan.1. Tuliskan sumber mineral unsur transisi yang Anda

ketahui.


2. Jelaskan kegunaan unsur transisi dalam bidangindustri.


Gambar 4.9Proses ekstraksi dan daur

ulang logam

DitambangMineral

Bijihdipekatkan

Ekstraksi(peleburan)

Pemurnianlogam

Logam +pengotor

Produkbarang

Limbahlogam

Ekstraksi

Daur ulang

D. Pengolahan Logam (Metalurgi)Aplikasi pengetahuan dan teknologi dalam pengolahan bijih sampai menjadi

logam dinamakan metalurgi. Proses ini melibatkan tahap pengolahan awalatau pemekatan, reduksi bijih logam menjadi logam bebas, dan pemurnianlogam (lihat Gambar 4.9).1. Pengolahan awal (pemekatan)Bijih logam yang masih mengandung pengotor dihancurkan dan digilinghingga terbentuk partikel-partikel berukuran kecil. Material yang tidakdiperlukan dikeluarkan dengan cara magnetik atau metode pengapungan(flotasi) hingga terbentuk bijih murni.2. Pengeringan dan pembakaranBijih murni dikeringkan dan dilebur (direduksi). Proses reduksi dalamindustri logam disebut peleburan (melting). Pada proses tersebut bijih murnidireduksi dari oksidanya menjadi logam bebas.3. PemurnianLogam yang diperoleh pada tahap pengeringan dan pembakaran masihmengandung pengotor sehingga perlu dilakukan pemurnian. Beberapametode pemurnian di antaranya elektrolisis (nikel dan tembaga), distilasi(seng dan raksa), dan peleburan ulang (besi).

1. Pirometalurgi BesiSejumlah besar proses metalurgi menggunakan suhu tinggi untuk

mengubah bijih logam menjadi logam bebas dengan cara reduksi.Penggunaan kalor untuk proses reduksi disebut pirometalurgi.

Pirometalurgi diterapkan dalam pengolahan bijih besi. Reduksi besioksida dilakukan dalam tanur sembur (blast furnace), yang merupakanreaktor kimia dan beroperasi secara terus-menerus (Gambar 4.10).

Campuran material (bijih besi, kokas, dan kapur) dimasukkan kedalam tanur melalui puncak tanur. Kokas berperan sebagai bahan bakardan sebagai reduktor. Batu kapur berfungsi sebagai sumber oksida untukmengikat pengotor yang bersifat asam.

Udara panas yang mengandung oksigen disemburkan ke dalam tanurdari bagian bawah untuk membakar kokas. Di dalam tanur, oksigenbereaksi dengan kokas membentuk gas CO.

2C(s) + O2(g) ⎯⎯→ 2CO(g) ΔH = –221 kJ

Reaksinya melepaskan kalor hingga suhu tanur sekitar 2.300°C.Udara panas juga mengandung uap air yang turut masuk ke dalam tanurdan bereaksi dengan kokas membentuk gas CO dan gas H2.

C(s) + H2O(g) ⎯⎯→ CO(g) + H2(g) ΔH = +131 kJ

Reaksi kokas dan oksigen bersifat eksoterm, kalor yang dilepaskandipakai untuk memanaskan tanur, sedangkan reaksi dengan uap airbersifat endoterm. Oleh karena itu, uap air berguna untuk mengendalikansuhu tanur agar tidak terlalu tinggi ( 1.900°C).

Pada bagian atas tanur ( 1.000°C), bijih besi direduksi oleh gas COdan H2 (hasil reaksi udara panas dan kokas) membentuk besi tuang.Persamaan reaksinya:

Fe3O4(s) + 4CO(g) ⎯⎯→ 3Fe( ) + 4CO2(g) ΔH = –15 kJFe3O4(s) + 4H2(g) ⎯⎯→ 3Fe( ) + 4H2O(g) ΔH = +150 kJ

Kokas adalah batu bara yangdipanaskan tanpa udara,mengandung 80%–90% karbon.

Kokas is heated coal without air,containing 80–90% carbon.

NoteCatatan


Batu kapur yang ditambahkan ke dalam tanur, pada 1.000oC teruraimenjadi kapur tohor. Kapur ini bekerja mereduksi pengotor yang adadalam bijih besi, seperti pasir atau oksida fosfor.

CaCO3(s) Δ⎯⎯→ CaO( ) + CO2(g)CaO( ) + SiO2( ) ⎯⎯→ CaSiO3( )

CaO( ) + P2O5( ) ⎯⎯→ Ca3(PO4)2( )

Gas CO2 yang dihasilkan dari penguraian batu kapur pada bagianbawah tanur (sekitar 1.900°C) direduksi oleh kokas membentuk gas CO.Persamaan reaksinya:

CO2(g) + C(s) ⎯⎯→ CO(g) ΔH = +173 kJOleh karena bersifat endoterm, panas di sekitarnya diserap hingga

mencapai suhu ± 1.500°C.Besi tuang hasil olahan berkumpul di bagian dasar tanur, bersama-

sama terak (pengotor). Oleh karena terak lebih ringan dari besi tuang,terak mengapung di atas besi tuang dan mudah dipisahkan, juga dapatmelindungi besi tuang dari oksidasi (lihat Gambar 4.11).

a. Pembuatan BajaBaja merupakan paduan (alloi) yang digolongkan sebagai baja karbon

(kandungan karbon di atas 1,5%) yang mengandung logam lain, seperti Cr,Co, Mn, dan Mo. Sifat-sifat mekanik baja ditentukan oleh komposisi kimianya.

Pengolahan besi dari bijihnya merupakan proses reduksi. Akan tetapi,pengubahan besi menjadi baja merupakan proses oksidasi untukmengeluarkan pengotor.

Oksidasi besi dilakukan dengan berbagai cara, tetapi dua cara umumyang biasa digunakan pada pembuatan baja adalah proses perapian terbuka(open hearth) dan proses essemer (basic o ygen).1) Proses Bessemer

Bijih besi + kokas +kapur

Gas buang

1000°C

1500°C

1900°CSemburanudarapanas

Udara +uap air

panas

Besi tuangcair

CairanLumpur

Gambar 4.10Skema pirometalurgi besi

Gambar 4.11Besi tuang dari tanur semburdipindahkan ke tungku basicoksigen dijadikan baja karbon.

Sumber: Chemistry (McMurry), 2001

Gambar 4.12Skema reaktor Bessemer

Pada proses ini, besi cair hasil dari tanur sembur dimasukkan ke dalamreaktor silinder. Udara panas disemburkan dari lubang-lubang pipa untukmengoksidasi karbon dan zat pengotor yang masih tersisa.

Gas buang

Gas oksigen

Pipa buangdan uap air

Besi cair150 – 300 ton

Konventer

Besi cair


Gambar 4.13Baja stainless steel (Fe 72%, Cr 19%,

dan Ni 9%) banyak digunakan untukperalatan rumah tangga dan alat

kedokteran.

Sumber: www.nusaweb.com

Persamaannya:

C(s) + O2(g) Δ⎯⎯→ CO2(g)

Si( ) + O2(g) Δ⎯⎯→ SiO2( )

2Fe( ) + O2(g) Δ⎯⎯→ 2FeO( )

Untuk mereduksi kembali FeO yang turut teroksidasi, ditambahkanlogam mangan. Reaksi yang terjadi:

Mn( ) + FeO( ) Δ⎯⎯→ (Fe–MnO)( ) feromangan

Baja jenis feromangan mutunya kurang baik dan harganya relatifmurah. Baja feromangan biasanya dipakai untuk membuat kerangka betonbangunan, pipa ledeng, dan kawat pagar.2) Proses Perapian Terbuka

Pada proses perapian terbuka digunakan reaktor serupa mangkukyang memuat sekitar 100–200 ton besi cair. Untuk menjaga besi tetapcair maka atap wadah dibentuk cembung agar dapat memantulkan kalorke arah permukaan besi cair.

Semburan udara panas mengandung oksigen dilewatkan melaluipermukaan besi dan bereaksi dengan pengotor. Si dan Mn dioksidasipertama kali menjadi terak, diikuti oleh oksidasi karbon menjadi COyang menimbulkan agitasi dan busa di atas mangkuk.

Oksidasi termal karbon meningkatkan suhu dalam mangkuk yangmenyebabkan fluks batu kapur terkalsinasi menghasilkan kapur tohor yangmengambang di atas lelehan. Kapur ini bergabung dengan fosfat, sulfat,silikat, dan pengotor lain. Kalsinasi adalah proses pemanasan di bawahtitik leleh zat untuk menghilangkan pengotor.

b. Tahap Penghalusan Baja KarbonTahap penghalusan melibatkan oksidasi karbon dan pengotor secara

terus-menerus. Pengotor seperti Mn, P, dan Si bereaksi dengan oksigenmembentuk oksida, dan direaksikan kembali dengan suatu fluks. Jenisfluks bergantung pada pengotor. Jika pengotor adalah mangan (basa) makafluks yang bersifat asam ditambahkan (silika).

MnO(s) + SiO2(s)Δ⎯⎯→ MnSiO3( )

Jika pengotor silikon atau fosfor (asam) maka fluks yang bersifat basaditambahkan (CaO atau MgO):

SiO2(s) + MgO(s) Δ⎯⎯→ MgSiO3( )

P4O10(s) + 6CaO(s) Δ⎯⎯→ 2Ca3(PO4)2( )

Sebelum dikeluarkan dari tanur, logam lain, seperti Co, Cr, Ni, V,atau W dapat ditambahkan pada baja agar menghasilkan paduan yangmemiliki sifat-sifat tertentu.

2. Metalurgi TembagaLangkah-langkah pada pengolahan tembaga tidak berbeda dengan

pengolahan besi, melibatkan tiga tahap, yaitu pemekatan, proses reduksi,dan pemurnian.

Sumber: Jendela IPTEK: Kimia, 1997

SekilasKimia

Henry Bessemer(1813–1898)

Dia berperan besar dalam usahamempercepat proses pembuatanbaja pada pertengahan abad 19dengan konverternya yang terkenal.Udara ditiupkan ke seluruh lelehanbesi glubal (bijih besi yang telahdipanaskan dalam tanur denganbatu bara atau kayu). Besi murniyang masih meleleh, dituang darikonverter dan ditambahkansejumlah tertentu karbon danlogam, seperti nikel, mangan, ataukromium. Zat tambahan inimengubah lelehan besi menjadibaja, yaitu alloi yang sangat terkenalkarena kekuatannya.


a. Tahap PemekatanProses pemekatan tembaga dari bijihnya dilakukan dengan cara

pengapungan (flotasi), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.14. Padaproses ini, bijih dihancurkan menjadi serbuk, kemudian dicampurkandengan zat pengapung, dan udara dialirkan hingga berbusa. Zat pengapungberupa surfaktan (memiliki ujung polar dan nonpolar), misalnya saponin.

Partikel-partikel yang terbasahi oleh air seperti pengotor berada didasar tanki. Adapun partikel yang tidak terbasahi menempel pada busadan mengapung di atas permukaan tanki.

b. Proses ReduksiSetelah bijih tembaga dipekatkan (tembaga sulfida), kemudian direduksidengan cara pemangggangan. Reaksi yang terjadi:

2CuS(s) + 3O2(g) ⎯⎯→ 2CuO(s) + 2SO2(g)

Pemanggangan bersifat eksoterm sehingga setelah pemanggangandimulai tidak perlu ditambahkan panas lagi. Untuk memperoleh logamtembaga dilakukan dengan cara reduksi tembaga oksida dengan karbonsebagai reduktor:

CuO(s) + C(s) Δ⎯⎯→ Cu(g) + CO(g)

Uap logam tembaga meninggalkan reaktor dan terkondensasi menjadicair, yang selanjutnya memadat. Hidrogen dan logam aktif, seperti natrium,magnesium, dan aluminium juga digunakan sebagai reduktor jika karbonyang dipakai tidak cocok. Hasil reduksi pada tahap ini dinamakan tembagablister yang kemurniannya mencapai 98%. Untuk kebutuhan penghantarlistrik, tembaga harus dimurnikan melalui elektrolisis (Gambar 4.15).

c. PemurnianPemurnian tembaga dilakukan melalui elektrolisis. Logam tembaga yangakan dimurnikan ditempatkan sebagai anode, dan lempeng tembaga murniditempatkan sebagai katode, wadah elektrolisis diisi tembaga(II) sulfat.

Buih bercampurbijih tembaga

Udarabertekanan

PengadukPengotor

Gambar 4.14Proses pemekatan dengan caraflotasi

Gambar 4.15Pemurnian tembaga menggunakanelektrolisis.

katodeanode

Lumpur anodeSumber: Chemistry: The Central Science, 2001


1. Proses kimia apakah yang diharapkan pada pengolahanbijih besi dalam tanur?


2. Seng adalah pengotor lain dalam tembaga. Apakahseng akan terakumulasi dalam larutan elektrolitselama pemurnian logam tembaga? Jelaskan.

Pengotor dalam Proses Pemurnian TembagaLogam nikel adalah salah satu pengotor pada bijih tembaga. Apa yang terjadi dengannikel jika logam tembaga dimurnikan secara elektrolisis?Jawab:Untuk menjawab pertanyaan tersebut harus diketahui potensial elektrode standar.Ni2+(aq) + 2e ⎯⎯→ Ni(s) Eo = –0,28 VCu2+(aq) + 2e ⎯⎯→ Cu(s) Eo = +0,34 VOleh karena potensial reduksi standar nikel lebih negatif dari tembaga, nikel tidak akantereduksi. Nikel tetap berada dalam larutan, sedangkan Cu2+ direduksi pada katode.

Contoh 4.6

Kata Kunci• Metalurgi• Pirometalurgi• Reaksi eksoterm• Reaksi endoterm


Rangkuman1. Unsur-unsur transisi secara terbatas didefinisikan

sebagai unsur-unsur yang memiliki subkulit-d atausubkulit-f yang terisi sebagian. Misalnya tembaga,mempunyai konfigurasi elektron [Ar] 3d10 4s1.

2. Unsur-unsur transisi periode keempat terdiri atasskandium (Sc), Titanium (Ti), Vanadium (V),Kromium (Cr), Mangan (Mn), Besi (Fe), Kobalt (Co),Nikel (Ni), Tembaga (Cu), dan seng (Zn).

3. Berdasarkan aturan Aufbau, konfigurasi elektronunsur transisi mengisi orbital 3d1–10 4s1–2, setelah atomkalsium.

4. Sifat-sifat unsur transisi ditentukan oleh konfigurasielektronnya. Dari kiri ke kanan dalam tabel periodik,sifat kerapatan dan keelektronegatifan bertambah,sedangkan jari-jari berkurang, dan titik didih serta titikleleh naik-turun.

5. Makin banyak elektron bebas dalam suatu unsurtransisi makin kuat sifat logamnya. Sebab ikatan antar-atom makin kuat yang pada gilirannya sifat logamdari unsur itu juga semakin kuat.

6. Umumnya unsur-unsur transisi periode keempatmenunjukkan tingkat oksidasi lebih dari satu, kecualiscandium dan seng. Hal ini disebabkan tingkat energiorbital-d dan orbital-s tidak berbeda jauh sehinggamemungkinkan elektron-elektron pada kedua orbitalitu digunakan untuk bersenyawa.

7. Semua unsur-unsur transisi dapat membentuk senyawakoordinasi, khususnya ion kompleks. Ion kompleksadalah suatu struktur ionik yang kation dari logamtransisinya dikelilingi oleh dua atau lebih anion ataumolekul netral.

8. Dalam ion kompleks, kation logam unsur transisidinamakan atom pusat, dan anion atau molekul netralyang mengelilinginya dinamakan ligan.

9. Muatan pada ion kompleks adalah jumlah muatanatom pusat dan ligan yang mengelilinginya.

10. Atom ligan yang mengikat langsung logam dinamakanatom donor. Jumlah atom donor yang mengikat logamdikenal dengan bilangan koordinasi logam.

11. Beberapa ligan dapat memiliki dua atau lebih atomdonor yang secara berbarengan mengkoordinasi ionlogam. Ligan seperti itu dinamakan ligan polidentat.Ligan polidentat dikenal sebagai zat pengkelat (seperticapit kepiting).

12. Tata nama ion kompleks mengikuti aturan yang telahditetapkan oleh Alfred Werner.

13. Unsur-unsur transisi periode keempat di alam terdapatdalam bentuk oksida, sulfida, atau karbonat. Hanyatembaga yang dapat ditemukan dalam keadaan bebasmaupun dalam bentuk senyawanya.

14. Proses sains dan teknologi dalam pengolahan bijihhingga menjadi logam untuk kegunaan praktisdinamakan metalurgi.

15. Proses metalurgi melibatkan beberapa tahap: (1)penambangan bijih logam; (2) pengolahan awal ataupemekatan; (3) reduksi bijih untuk mendapatkanlogam bebas; (4) penghalusan atau pemurnian logam;dan (5) pencampuran logam dengan unsur lain untukmengubah sifatnya.


Peta Konsep

Apakah Anda merasa kesulitan dalam memahamimateri di Bab 4 ini? Bagian manakah dari materi Bab 4 iniyang tidak Anda kuasai? Jika Anda merasa kesulitan,diskusikan dengan teman atau guru Anda .

Dengan mempelajari bab ini, Anda dapatmengidentifikasi kelimpahan unsur-unsur transisi danmenganalisis kecenderungan sifat fisiknya. Pada bab ini

Refleksijuga dibahas secara mendalam mengenai senyawakompleks, menjelaskan hubungan antara kereaktifan danbiloks unsur transisi serta mengembangkan keterampilananalisis dan logika Anda dengan mempelajari proses kimiadalam metalurgi.

Tahukah Anda manfaat lainnya dari mempelajariunsur-unsur transisi periode keempat?

Unsur Transisi

Unsur yangmemiliki

subkulit d atausubkulit f yangterisi sebagian

Ion kompleks

Rutil (TiO2) danilmenit (FeTiO3)

Vanadit(Pb3(VO4)2)

Kromit(FeCr2O4)

Pirolusit(MnO2)

Hematit (Fe2O3),magnetit (Fe3O4),

pirit (FeS), dansiderit (FeCO3)

Smaltit (CoAs2),dan

kobaltit (CoAsS)

Nikeltit (NiS)

mineralnya

mineralnya

mineralnya

mineralnya

mineralnya

mineralnya

mineralnya

Atom pusat

Ligan

Besi

Mangan

Kromium

Vanadium

Titanium

Nikel

Kobalt

terdiriatas

di antaranya

merupakan

dapatmembentuk



A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.1. Pernyataan berikut yang bukan termasuk sifat unsur

transisi adalah ….A. merupakan oksidator kuatB. mempunyai beberapa bilangan oksidasiC. penghantar listrik yang baikD. dapat membentuk ion kompleksE. senyawanya berwarna

2. Konfigurasi elektron atom-atom unsur transisi adalah:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2. Bilangan oksidasi tertinggidari unsur tersebut adalah .…A. +6 D. +3B. +5 E. +2C. +4

3. Konfigurasi elektron atom unsur transisi berikut yangmemiliki sifat magnet paling kuat adalah ....A. [Ar] 4s2 3d2 D. [Ar] 4s2 3d5

B. [Ar] 4s2 3d3 E. [Ar] 4s2 3d6

C. [Ar] 4s1 3d5

4. Vanadium dengan bilangan oksidasi +4 terdapat padasenyawa…A. NH4VO2 D. VOSO4B. K4V(CN)6 E. VCl3C. VSO4

5. Unsur transisi yang memiliki bilangan oksidasi nolterdapat pada senyawa ….A. Co(NH3)6Cl3 D. Fe(H2O)6(OH)3B. Fe(H2O)6SO4 E. Cr(NH3)4Cl3C. Ni(CO)4

6. Jumlah orbital yang ditempati oleh pasangan elektrondalam atom Mn dengan nomor atom 25 adalah ….A. 4 D. 13B. 7 E. 15C. 10

7. UMPTN 2000 A:Ion Co2+ mempunyai konfigurasi elektron [Ar] 3d7.jumlah elektron yang tidak berpasangan dalam ion Co2+

adalah ….A. 1 D. 5B. 2 E. 7C. 3

8. Ebtanas 1998:Senyawa seng dari unsur transisi tidak berwarna, halini disebabkan oleh ….A. orbital d telah penuh berisi elektronB. tidak adanya elektron pada orbital dC. orbital d telah terisi elektron setengah penuhD. tidak adanya elektron padaorbital sE. orbital s telah terisi elektron setengah penuh

9. Salah satu garam berikut yang bukan senyawa kompleksadalah ….A. Cu(NH3)4SO4 D. (CuOH)2SO4B. K4Fe(CN)6 E. K2CoI4C. K3Fe(CN)6

10. Ion berikut yang tidak dapat membentuk kompleksdengan amonia adalah ….A. Zn2+ D. Cr3+

B. Cu2+ E. Mn2+

C. Al3+

11. Pada reaksi pembentukan kompleks berikut.Fe3+(aq) + 6CN–(aq) ⎯⎯→ Fe(CN)6

3–

Ikatan antara atom pusat dan ligan adalah ….A. logam D. kovalen koordinasiB. ionik E. van der WaalsC. kovalen polar

12. Bilangan koordinasi Ni dalam ion [Ni(NH3)4]2+

adalah ….A. 2 D. 6B. 3 E. 8C. 4

13. Bilangan koordinasi seng dalam ion dia uotetra-hidroksoseng(II), [Zn(OH)4(H2O)2]2– adalah ….A. 2 D. 5B. 3 E. 6C. 4

14. Bilangan koordinasi Fe dan muatan pada ion Fe(CN)64–

adalah ….A. +2 dan 4– D. +6 dan 6–B. +3 dan 2+ E. –2 dan 2–C. +4 dan 4–

15. Ion kompleks berikut yang namanya tidak tepatadalah ....A. [Ni(CN)4]2– : ion tetrasianonikelat(II)B. [Ag(NH3)2]+ : ion diaminargentat(I)C. [Co(H2O)6]3+ : ion heksaa uokobalt(III)D. [PtCl6]2– : ion heksakloroplatinat(IV)E. [Co(NH3)4Cl2]+ : ion diklorotetramin kobalt(III)

16. Ebtanas 1999:Nama yang tepat untuk ion kompleks[Cr(NH3)4(H2O)2]3+ adalah ….A. ion tetramindia uokrom(III)B. ion dia uotetraminkrom(III)C. ion tetramin krom(III) dia uoD. ion tetramin dia uokromat(III)E. ion dia uotetraminkromat(III)


17. Ebtanas 2000:Nama yang tepat untuk senyawa kompleks denganrumus (Cr(NH3)4Cl2)Cl adalah ….A. krom(III) tetramin dikloro kloridaB. tetramindiklorokrom (III) kloridaC. diklorotetraminkromat(III) kloridaD. tetramindiklorokromat(III) kloridaE. diklorotetraminkrom(III) monoklorida

18. Endapan AgCl dapat larut dalam amonia sebabmembentuk senyawa ….A. AgNH2Cl D. Ag(NH3)2Cl2B. AgNH3Cl E. Ag(NH3)4ClC. Ag(NH3)2Cl

19. Suatu senyawa kompleks terdiri atas logam kromium,anion fluorida, molekul air, dan anion klorida, dengandata tambahan berikut.Bilangan oksidasi atom pusat = +3Bilangan koordinasi atom pusat = 6Muatan kompleks = 1+Senyawa kompleks tersebut adalah ….A. [CrF2(H2O)6]Cl D. [CrClF(H2O)4]ClB. [Cr(H2O)4]F2Cl E. [CrCl2(H2O)4]FC. [CrCl2(H2O)4]Cl

20. Ebtanas 1998:Rumus ion kompleks yang sesuai dengan bentukmolekul berikut adalah ….

A. Cr(CN)6– D. Cr(CN)63–

B. Cr(CN)62– E. Cr(CN)6

3+

C. Cr(CN)62+

21. Jika ke dalam larutan CuSO4 ditambah NH3 akanterbentuk endapan biru-hijau, tetapi penambahan NH3berlebih akan melarutkan kembali endapan dan larutanberwarna biru terang. Gejala ini disebabkan ….A. Cu(OH)2 bersifat amfoterB. terbentuk ion kompleks Cu(NH3)4

2+

C. Cu termasuk golongan transisiD. ion Cu2+ adalah ion berwarna biruE. Cu(OH)2 mudah terurai menjadi CuO dan air

22. Pada pengolahan bijih titanium menjadi titanium oksidamurni umumnya diolah melalui pembentukan titaniumklorida sebab ....A. mudah dioksidasiB. dapat dielektrolisisC. titik didihnya rendahD. mudah dimurnikan dengan airE. hasilnya sangat murni

23. Pengubahan ion kromat menjadi ion dikromat terjadidalam keadaan ….A. basa D. encerB. netral E. panasC. asam

24. Reduktor yang biasa digunakan secara besar-besaranuntuk mereduksi bijih besi menjadi logamnya adalah ….A. natrium D. karbonB. hidrogen E. platinaC. aluminium

25. Pada proses tanur sembur, bijih besi harus dicampurdengan kapur. Fungsi kapur pada proses ini adalah ….A. mengikat SiO2B. mengikat oksigenC. mengikat kelebihan karbonD. menambah ion kalsiumE. menghasilkan besi dengan kemurnian tinggi

26. UMPTN 1997 C:Reduksi besi(III) oksida dengan CO menghasilkan besimenurut persamaan reaksi berikut.Fe2O3(s)+ 3CO(g) ⎯⎯→ 2Fe(s) + 3CO2(g)untuk menghasilkan 11,2 kg besi dibutuhkan besi(III)oksida sebanyak ….A. 22 kg D. 16 kgB. 20 kg E. 15 kgC. 18 kg

27. Prinsip pembuatan baja dari besi tuang adalah dengancara ….A. meningkatkan kadar karbonB. menurunkan kadar karbonC. meningkatkan kadar timahD. menurunkan kadar timahE. meningkatkan kadar seng

28. Pengolahan bijih logam yang terdapat dalam bentukkarbonat dapat dilakukan melalui proses ....A. elektrolisisB. hidrolisisC. pemanggangan dan reduksiD. pemangganganE. reduksi langsung

29. Ebtanas 1999:Urutan yang tepat pada proses pengolahan tembagadari bijih tembaga adalah ....A. elektrolisis-reduksi-pemekatan-pemangganganB. reduksi-elektrolisis-pemanggangan-pemekatanC. pemekatan-pemanggangan-reduksi-elektrolisisD. pemanggangan-reduksi-pemekatan-elektrolisisE. reduksi-pemanggangan-elektrolisis-pemekatan

30. Unsur transisi periode keempat yang paling banyakterdapat dalam kulit bumi adalah ….A. seng D. besiB. nikel E. manganC. tembaga

CN–

CN–

CN–

CN–

CN–

CN–

Cr3+


B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.

1. Berapa bilangan oksidasi unsur transisi dari senyawaberikut.a. FeCO3b. MnO2c. CuCld. CrO2Cl2

2. Tuliskan konfigurasi elektron untuk setiap ion berikut.(a) Fe2+; (b) Cr3+; (c) Mn4+; (d) Sc3+.

3. Apa yang dimaksud dengan ion kompleks, ligan, danbilangan koordinasi? Jelaskan.

4. Tentukan berapa bilangan koordinasi dan bilanganoksidasi logam dalam senyawa kompleks berikut.a. K3[V(C2O4)3]b. [Ni(CN)5]3–

c. [Zn(en)2]Br2d. [Fe(H2O)5SCN]2+

5. Tuliskan nama senyawa kompleks berikut.a. [Zn(NH3)4]2+

b. [Co(NH3)4Cl2]Clc. K[Co(C2O4)2(NH3)2]d. [PtCl4(en)]e. [Ni(H2O)6]Br2f. [Cr(NH3)4Cl2]ClO4g. K3[Fe(C2O4)3]

6. Tuliskan rumus setiap senyawa berikut dan tentukanberapa bilangan koordinasinya.a. Heksaminkrom(III) nitratb. Tetraminkarbonatokobalt(III) sulfatc. Diklorobis(etilendiamin)platina(IV) bromidad. Kalium dia uatetrabromovanadat(III)e. Penta uabromomangan(III) sulfatf. Natrium tetrabromo(etilendiamin)kobaltat(III)

7. Manakah di antara senyawa berikut yang memberikanwarna?a. ZnOb. NaAlCl4c. [Fe(SO4)(H2O)4]d. CrO2

8. Tuliskan persamaan kimia setara untuk reduksi FeOdan Fe2O3 oleh H2 dan CO.

Keradioaktifan

Pemanfaatan energi nuklir untuk pembangkit tenaga listrik diIndonesia masih dalam tahap penelitian. Pemerintah Indonesia harusmempertimbangkan mengenai keuntungan dan dampak yang dihasilkandari pengadaan proyek ini. Peraturan keselamatan dan tingginya biayamasih menjadi kendala dikarenakan Indonesia adalah negaraberkembang. Akan tetapi, di negara maju, seperti Amerika, sekitar 20persen energi nuklir dimanfaatkan sebagai sumber listrik. Energi nuklir inidihasilkan dari reaksi inti atom yang bersifat radioaktif.

Sejak model atom dikembangkan oleh Dalton, perhatian ilmuwanterpusat pada elektron, tidak pada inti atom. Menurut pendapat sebelumnya,inti atom hanya menyediakan muatan positif untuk mengikat elektron-elektron di dalam atom. Akibat perkembangan cepat dalam bidang fisikadan kimia membuktikan bahwa inti atom dapat berubah secara spontandisertai dengan pelepasan radiasi. Inti atom tersebut dinamakan nuklidaradioaktif. Bagaimanakah sifat-sifat fisik dan kimia serta kegunaan lainnyadari nuklida radioaktif ini? Anda akan mengetahuinya setelah mempelajaribab ini.

A. Kestabilan IntiB. Kegunaan

RadioisotopC. Reaksi Fisi dan Fusi

mendeskripsikan unsur-unsur radioaktif dari segi sifat-sifat fisik dan sifat-sifatkimia, kegunaan, dan bahayanya.


memahami karakteristik unsur-unsur penting, kegunaan dan bahayanya, sertaterdapatnya di alam.


125

Pusat Penelitian Reaktor Nuklir Batan, Kota Bandung, Provinsi Jawa Barat.

Sumber: [email protected]

Bab

5


A. Kestabilan IntiKestabilan inti atom dapat ditinjau dari aspek kinetika dan energitika.

Kestabilan secara energitika ditinjau dari aspek energi nukleosintesisdihubungkan dengan energi komponen penyusunnya (proton danneutron), disebut energi ikat inti. Kestabilan secara kinetika ditinjauberdasarkan kebolehjadian inti meluruh membentuk inti yang lain, disebutpeluruhan radioaktif.

1. Ciri-Ciri Inti Stabil dan Tidak StabilUntuk mengetahui ciri-ciri inti yang stabil dan inti yang tidak stabil dapat

ditinjau dari perbandingan antarpartikel yang terkandung di dalam inti atom,

yaitu perbandingan neutron terhadap proton NZ

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

. Selain nuklida 1H, semuanuklida atom memiliki proton dan neutron. Suatu nuklida dinyatakan stabiljika memiliki perbandingan neutron terhadap proton lebih besar atau sama

dengan satu N 1Z

⎛ ⎞≥⎜ ⎟⎝ ⎠. Untuk nuklida ringan (Z 20), perbandingan N

Z@ 1.

Untuk nuklida dengan Z 20, perbandingan NZ

1. Perbandingan NZ

untukbeberapa nuklida yang stabil ditunjukkan pada tabel berikut.

Berdasarkan tabel tersebut, tampak bahwa nilai NZ

berubah sebagaifungsi Z. Hubungan proton dan neutron dapat diungkapkan dalam bentukgrafik yang disebut grafik pita kestabilan.

Gambar 5.1Grafik pita kestabilan

Nuklida stabil ditunjukkan oleh titikhitam yang berkerumun

membentang seperti pita sehinggadisebut pita kestabilan. Di luar pita

kestabilan tergolong radioaktif.

130

102030405060708090

100110120

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Emisi alfa

Jumlah proton (Z)

Jum

lah

neut

ron

(N)

N = Z

Penangkapanelektron dan

emisi positron

1. Masih ingatkah Anda bagaimana model struktur atom menurut Bohr?Gambarkan oleh Anda model struktur atom tersebut.

2. Apa yang dimaksud dengan nuklida? Sebutkan partikel-partikel penyusuninti Atom?

3. Apakah menurut Anda inti suatu atom dapat meluruh atau bergabung denganinti atom lain? Jelaskan alasannya.

Tes Kompetensi Awal

ZNNZ

Nuklida

11

1

2H

1010

1

20Ne

2020

1

40Ca

3034

1,13

64 n

4050

1,25

90Sn

5070

1,50

120Nd

80122

1,50

202HgTabel 5.1 Beberapa Nuklida yang Stabil

Emisi beta

Sumber: Oxford Ensiklopedia Pelajar:Biografi–9, 1995

SekilasKimia

Marie Curie Lahir di Warsawa,Polandia. Dia bersama dengansuaminya Pierre melakukanpercobaan terhadap zat radioaktif.Setelah beberapa tahun bekerja,mereka berhasil menemukansebuah unsur radioaktif, yangmereka namakan radium. Merekamenerima hadiah nobel untuk karyaini. Setelah Pierre meninggal pada1906, Marie meneruskan kerjanyadan menerima hadiah nobel ke–2pada 1911.

Marie Curie(1867–1934)

127Keradioaktifan

Dengan bertambahnya jumlah proton (Z), perbandingan neutron-

proton meningkat hingga 1,5. Kenaikan angka banding NZ

diyakiniakibat meningkatnya tolakan muatan positif dari proton. Untukmengurangi tolakan antarproton diperlukan neutron yang berlebih.

Nuklida di luar pita kestabilan umumnya bersifat radioaktif ataunuklida tidak stabil. Nuklida yang terletak di atas pita kestabilan adalahnuklida yang memiliki neutron berlebih. Untuk mencapai keadaaninti yang stabil, nuklida ini mengubah neutron menjadi proton danpartikel beta.

Nuklida yang terletak di bawah pita kestabilan adalah nuklidayang miskin neutron. Untuk mencapai keadaan yang stabil,dilakukan dengan cara memancarkan positron atau penangkapanelektron (electron capture) pada kulit K menjadi neutron.

Nuklida yang terletak di atas pita kestabilan dengan nomor atom(jumlah proton) lebih dari 83 adalah nuklida yang memiliki neutron danproton melimpah. Untuk mencapai keadaan stabil, nuklida ini melepaskansejumlah partikel alfa (inti atom He).

2. Peluruhan RadioaktifPeluruhan radioaktif adalah peristiwa spontan emisi beberapa partikel

dan radiasi elektromagnetik dari suatu inti atom tidak stabil menuju intiyang stabil. Peluruhan radioaktif diketahui merupakan suatu peristiwaeksoergik (pelepasan energi). Pada proses peluruhan inti berlaku HukumKekekalan Energi, Momentum, Massa, dan Muatan.

a. Persamaan Peluruhan IntiPersamaan peluruhan inti ditulis seperti halnya persamaan reaksi

kimia. Contoh peluruhan radioaktif 238U disertai pelepasan partikel alfadapat ditulis sebagai berikut.

23892 U ⎯⎯→ 234 4

90 2Th + HePada persamaan ini, hanya inti yang berubah yang dituliskan. Tidak

perlu menuliskan senyawa kimia atau muatan elektron untuk setiapsenyawa radioaktif yang terlibat sebab lingkungan kimia tidak memilikipengaruh terhadap perubahan inti.

Emisi −01e

Emisi 42 He

Emisi 01 e atau

penangkapanelektron


Gambar 5.2Semua unsur radioaktif meluruhmembentuk unsur yang stabildengan nomor atom sekitar 50-an.

Kata Kunci• Inti atom (nuklida)• Aspek kinetika• Aspek energitika• Kestabilan inti• Nukleosintesis• Energi ikat inti• Emisi (peluruhan)• Pita kestabilan• Radioaktif• Eksoergik• Radiasi elektromagnetik

Meramalkan Kestabilan Inti

Ramalkan apakah nuklida 13 7 N stabil atau tidak. Jika tidak, bagaimana untuk mencapai

stabil?Jawab

Kestabilan inti dapat dilihat dari angka banding NZ

. Untuk inti dengan jumlah proton

(Z) 20, angka banding NZ

= 1.

Angka banding NZ

untuk 13 7

6N=7

= 0,86 lebih kecil dari 1 sehingga tidak stabil.Oleh karena nuklida N berada di bawah pita kestabilan ( 1) maka untuk mencapai stabildilakukan dengan cara memancarkan positron atau penangkapan elektron kulit K.

Contoh 5.1

Jumlah proton

Jum

lah

neut

ron


Pereaksi dan produk yang terlibat dalam peluruhan inti ditulismenurut simbol nuklidanya. Simbol untuk partikel yang terlibat dalampeluruhan inti adalah sebagai berikut.

b. Jenis Peluruhan RadioaktifPeluruhan radioaktif dapat digolongkan ke dalam tiga jenis

peluruhan, yaitu peluruhan alfa, peluruhan beta ( β –, β + atau positron,atau penangkapan elektron), dan peluruhan gamma. Secara umumditunjukkan pada Tabel 5.3.

Gambar 5.3Deret peluruhan radioaktif:

238U → 206Pb

Gambar 5.4Daya tembus radiasi yang

diemisikan unsur radioaktifKekuatan penetrasi:

n ≈ g > b > a

Nomor Atom

Nom

or M

assa


Dalam simbol untuk partikel yangterlibat, indeks bawah menyatakanmuatan, dan indeks atas menyatakanmassa.

Symbol for the particle, subscriptmeans charge, and supercript meansmass.

NoteCatatan

11p

Proton Neutron Beta Positron Gamma10n 0 0

1 1e atau − − β 0 01 1e atau β 0

0

Tabel 5.2 Simbol Partikel yang Terlibat dalam Peluruhan Inti

Menuliskan Persamaan Peluruhan IntiTuliskan persamaan transmutasi inti untuk peluruhan radioaktif radium–226 disertaipancaran partikel alfa membentuk radon–222.JawabNomor atom radium 88 dan radon 86. Jadi, simbol kedua nuklida adalah226 22288 86Ra dan Rn

Persamaan transmutasi intinya:226 222 488 86 2Ra Rn+ He⎯⎯→

Contoh 5.2

Emisi alfa (a)Emisi beta (b)Emisi positron ( b+)Penangkapan elektronEmisi gamma (g)

Jenis peluruhan

Tabel 5.3 Jenis Peluruhan Radioaktif

Radiasi PerubahanSetara

Perubahan IntiNo. Atom No. Massa

–2+1–1–10

–40000

42 He

01e−

01 e

sinar-X

–

00 γ –

−+ →01 11 01p e n

1 1 01 0 1p n e→ +

01 10 1 1n p e−→ +

129Keradioaktifan

1. Emisi alfa adalah emisi nuklida 42 He atau partikel alfa dari inti tidak stabil.

Misalnya, pada peluruhan radioaktif 226Ra.22688 Ra ⎯⎯→ 222

86 Rn + 42 He

Nuklida yang memiliki nomor atom di atas 83 akan memancarkanpartikel alfa.

2. Emisi beta (b-) adalah emisi elektron berkecepatan tinggi dari inti tidakstabil. Emisi beta sama dengan perubahan neutron menjadi proton.Persamaannya:10 n ⎯⎯→ 1 0

1 1p e−+Nuklida di atas pita kestabilan akan memancarkan partikel beta.

3. Emisi positron (b+) adalah emisi sejenis elektron yang bermuatanpositif. Emisi positron setara dengan perubahan proton menjadineutron.11p ⎯⎯→ 1 0

0 1n e+Emisi positron terjadi pada nuklida yang berada di bawah pita kestabilan.

4. Penangkapan elektron ( , electron capture) adalah peluruhan intidengan menangkap elektron dari orbital yang terdekat ke inti, yaitukulit K. Dalam hal ini, proton diubah menjadi neutron.1 01 1p e−+ ⎯⎯→ 1

0 n

5. Emisi gamma (g) dihasilkan dari nuklida yang tereksitasi setelahmenjalani peluruhan. Peluruhan radioaktif menghasilkan nuklidapada keadaan tereksitasi yang tidak stabil. Untuk mencapai keadaanstabil dilakukan dengan cara mengemisikan energi dalam bentukradiasi gamma. Contohnya:9943 Tcm ⎯⎯→ 99 0

43 0Tc + γ

Perisai timbal

Bahan radio aktif

Radiasi βRadiasi α

Radiasi γ

Gambar 5.5Radiasi a, b, g dalam medanmagnet


Kata Kunci• Emisi alfa• Emisi beta• Emisi positron• Penangkapan elektron• Emisi gamma• Transmutasi inti• Keadaan tereksitasi

Meramalkan Jenis Peluruhan RadioaktifGunakan pita kestabilan untuk meramalkan peluruhan radioaktif dan tuliskanpersamaan transmutasi intinya:a. 47Cab. 25AlJawab

a. Nuklida 47Ca memiliki 20 proton dan 27 neutron. Oleh karena nilai NZ

1 (dibawah pita kestabilan) maka akan terjadi emisi beta.

b. Nuklida 25Al memiliki 13 proton dan 12 neutron. Oleh karena nilai NZ

1 (dibawah pita kestabilan) maka akan terjadi emisi positron atau penangkapanelektron. Persamaan transmutasi intinya:

25 25 013 13 1Al Al e⎯⎯→ + (emisi positron)

atau025 25

13 121Al e Mg−+ ⎯⎯→ (penangkapan elektron)

Contoh 5.3


3. Nukleosintesis dan Energi Ikat IntiNukleosintesis adalah pembentukan inti atom atau nuklida dari partikel-

partikel penyusunnya (proton dan neutron). Energi yang terlibat dalamnukleosintesis dinamakan energi ikat inti ( i). Lihat Gambar 5.6.

Menurut aspek energitika, suatu inti atom stabil jika memiliki energiikat inti besar. Dengan kata lain, makin besar energi ikat inti, makinstabil inti atom tersebut.

Energi ikat inti, Ei didefinisikan sebagai selisih energi antara energinuklida hasil sintesis dengan energi nukleon penyusunnya. Contoh, nuklida4He disintesis dari 2 proton dan 2 neutron.

2 11p + 2 1

0 n ⎯⎯→ 42 He

Δ Enukelosintesis = Ei = Enuklida He – E(2p + 2n)

Bagaimana mengukur perubahan energi inti tersebut? Menurut Einstein,perubahan energi inti dapat ditentukan secara langsung dari perubahan massanukleon, sebab perubahan massa selalu disertai perubahan energi sesuaipersamaan:

E = m c2 atau DE = c2 ΔmKeterangan:c = kecepatan cahaya (3×108 m s–1)Dm = perubahan massa (kg)

Gambar 5.6Kehilangan massa diubah menjadi

energi yang digunakan untukmengikat nukleon membentuk satu

kesatuan di dalam inti.

b(e–)n

p (H)

a

Li

BeB

C

OFeCoPb

PoRnRa

SimbolTabel 5.4 Massa Nukleon dan Nuklida dalam Satuan Massa Atom (sma)

–1011122334556682627828282848688

011233467910111213165659206207208210222226

A0,000551,008671,007282,013453,015503,014934,001506,013477,014359,0099910,010211,006611,996713,000115,990555,920658,9184

205,9295206,9309207,9316209,9368221,9703225,9771

Massa (sma)

Nukleon(n + p)

Dm diubah menjadienergi untukmengikat nukleonagar tetap dalam inti

Nuklida

Pengikat

Mahir MenjawabPada inti Fr terjadi reaksi berikut.22387 Fr → 223

88 Ra + XX adalah partikel ....A. neutronB. protonC. positronD. elektronE. megatronPembahasan22387 Fr → 223

88 Ra + X

X } 223 223 087 88 1

− =− =− }elektron ( 0

1− e)

Jadi, X adalah partikel elektron. (D)SPMB 2004

131Keradioaktifan

Satuan yang digunakan untuk energi ikat inti adalah Mega elektron volt(MeV). Satu Mega elektron volt (1 MeV) sama dengan 1,062 × 10–13 Joule,atau

1 MeV = 1,062 × 10–13 Joule

Hubungan satuan energi ikat inti dan massa partikel subinti dalamsatuan sma adalah

1 sma = 931,5 MeV

Th

PaU

Pu

9090919292929294

230234234233234235238239

229,9837233,9942233,9931232,9890233,9904234,9934238,0003239,0006

Kekurangan massa pada pembentukan nuklida helium (Contoh Soal 5.4 diatas) disebabkan telah diubah menjadi energi yang digunakan untuk mengikatpartikel subinti agar tidak pecah. Oleh karena itu, makin besar energi ikat intimakin stabil inti tersebut.

Energi ikat per nukleon bervariasi bergantung pada nomor atom unsur-unsur stabil. Energi ikat rata-rata maksimum sekitar 8,8 MeV dimilikioleh atom Fe dan Ni, seperti ditunjukkan pada gambar berikut.

Makanan IradiasiPada tahun 1953, Angkatan

Darat Amerika Serikat memulaiprogram percobaan iradiasimakanan sehingga pasukan yangtersebar mempunyai makanansegar tanpa harus dibekukan.

Sumber radiasi untuk hampirsemua pengawetan makananadalah kobalt–60 dan cesium–137.Keduanya mengemisikan sinargamma ( γ ) walaupun sinar X danelektron dapat juga digunakanuntuk mengiradiasi makanan.Keuntungan iradiasi makanansangat jelas, selain menghematenergi karena tidak perlupendinginan, juga memperlamawaktu simpan berbagai macammakanan.

Hal ini sangat berguna baginegara-negara miskin. Akan tetapi,ketakutan tersendiri pada prosedurini pun ada. Pertama, bahwamakanan yang diiradiasi dapatmenjadi radioaktif (meskipun tidakada data kejadian mengenai hal ini).Kedua, iradiasi dapat merusak nutrien,seperti asam amino dan vitamin.Selain itu, radiasi yang mengionisasiakan menghasilkan spesi yang reaktif,seperti radikal hidroksil yang akanbereaksi dengan molekul organikdan menghasilkan zat yangberbahaya. Menariknya, efek yangsama dihasilkan juga ketikamakanan tersebut dipanaskan.


SekilasKimia

Kata Kunci• Nukleon• Energi ikat rata-rata• Massa partikel subinti

Menentukan Perubahan Energi IntiHitung perubahan energi pada pembentukan nuklida helium (partikel alfa) berikut.

1 1 40 1 22 n 2 p He+ ⎯⎯→

a. dalam satuan MeVb. dalam satuan JouleJawaba. Energi ikatan inti dalam satuan Me

Perubahan massa pada pembentukan He:m = mHe – 2(mn + mp)

{4,00150 – 2(1,00867 + 1,00728)} sma= – 0,0304 sma

Ei = (– 0,0304 sma) (931,5 MeV sma–1)= – 28,3176 MeV

b. Energi ikat inti dalam satuan Joule1 MeV = 1,062 × 10–13 JEi = –28,3176 MeV × 1,062 × 10–13 J MeV–1

= –3,007 × 10–12 JJadi, pada pembentukan nuklida He dilepaskan energi sebesar 28,3176 MeVatau 3,007 × 10–12 J.

Contoh 5.4




1. Salah satu dari setiap pasangan nuklida berikut adalahradioaktif. Manakah nuklida yang radioaktif dannuklida yang stabil?a. 208Po dan 209Bib. 39K dan 40Kc. 71Ga dan 76Ga

2. Ramalkan jenis peluruhan untuk setiap nuklidaradioaktif berikut berdasarkan pita kestabilan.a. 13Nb. 26Nac. 25Al

3. Tuliskan persamaan inti untuk reaksi peluruhan zatradioaktif berikut.a. 235U menjadi 239Ub. 13C menjadi 12C


4. Ramalkan jenis peluruhan dari radionuklida berikutdan tuliskan persamaan transmutasi intinya.a. 24Nab. 52Fec. 60Cod. 90Sr

5. Kalium–40 adalah isotop radioaktif alam, meluruhmenjadi kalsium–40. Ramalkan jenis peluruhan yangterjadi dan tuliskan persamaan transmutasi intinya.

6. Hitung perubahan energi (dalam joule) jika 1,00 g234Th meluruh menjadi 234Pa dengan memancarkanbeta. Berapa perubahan energi dalam MeV jika satuinti 234Th meluruh.

Gambar 5.7Grafik Energi ikat nukleon terhadap

nomor massa

50 100 150 200 2500

U235

Fe56

He4

Ener

gi Ik

at p

er N

ukle

on

Nomor Massa

Menghitung Energi Ikat IntiHitung energi ikat 235U jika massa nuklidanya sebesar 235,034 sma.JawabNuklida 235U mengandung 92 proton dan 143 neutron. Massa nukleon penyusun 235Uadalah92 × 1,00728 sma = 92,6698 sma143 × 1,00867 sma = 144,2398 smaTotal massa = 236,9096 smaKekurangan massa dari nuklida ini adalahMassa nukleon = 236,9096 smaMassa nuklida = 235,0349 smaKekurangan massa = 1,8756 smaEnergi ikat inti 235U per nuklida adalahEi = 1,8756 sma × 931,5 MeV sma–1

= 1747,1214 MeV

Contoh 5.5

133Keradioaktifan

B. Kegunaan RadioisotopRadiasi dari peluruhan unsur radioaktif dapat memengaruhi benda dan

makhluk hidup. Partikel alfa, beta, dan gamma dapat menembus ke dalammateri dan mampu mengionisasi atom atau molekul (lihat Gambar 5.8).Hal ini dapat memengaruhi organ tubuh dan bersifat destruktif. Namundemikian, dengan pengetahuan yang memadai, radiasi dari unsur radioaktifdapat dimanfaatkan oleh manusia, terutama dalam bidang kedokteran,pertanian, dan industri.

1. Manfaat dalam Analisis KimiaPerunut radioaktif adalah isotop radioaktif yang ditambahkan ke

dalam bahan kimia atau makhluk hidup guna mempelajari sistem.Keuntungan perunut radioaktif yaitu isotop berperilaku sebagaimana isotopnonradioaktif, tetapi dapat dideteksi dalam jumlah sangat sedikit melaluipengukuran radiasi yang diemisikannya.

a. Analisis Kesetimbangan KimiaTinjau kesetimbangan timbal(II) iodida padat dan larutan jenuhnya

yang mengandung Pb2+(aq) dan I–(aq). Persamaannya:

PbI2(s) Pb2+(aq) + 2I–(aq)

Ke dalam tabung yang berisi PbI2 padat nonradioaktif tambahkanlarutan yang berisi ion iodida radioaktif hingga jenuh. Kocok campurandan biarkan beberapa lama.

Saring campuran dan keringkan endapan yang tersaring. Jikadianalisis maka dalam padatan PbI2 akan terdapat PbI2 yang radioaktif.Hal ini menunjukkan bahwa dalam larutan jenuh terdapat keadaansetimbang dinamis antara padatan dan ion-ionnya.

b. Mekanisme FotosintesisPercobaan menggunakan perunut telah dilakukan sejak tahun 1950

oleh Melvin Calvin dari Universitas Berkeley untuk menentukanmekanisme fotosintesis tanaman. Proses keseluruhan fotosintesismelibatkan reaksi CO2 dan H2O untuk menghasilkan glukosa dan O2.

6CO2(g) + 6H2O( ) Sinar matahari⎯⎯⎯⎯⎯→ C6H12O6(aq) + 6O2(g)Dalam percobaannya, gas CO2 yang mengandung lebih isotop 14C

radioaktif diterpakan kepada tanaman alga selama satu hari. Selanjutnya,

Gambar 5.8Daya penetrasi sinar a, b, dan gterhadap tubuh manusia

OrganTulang

JaringanKulit

a

b

g


Kata Kunci• Daya penetrasi• Perunut radioaktif• Isotop radioaktif• Isotop nonradioaktif


alga diekstrak dengan alkohol dan air. Senyawa terekstrak dipisahkan dengankromatografi, selanjutnya diidentifikasi.

Senyawa yang mengandung 14C radioaktif terdapat dalam zat antarayang dibentuk selama fotosintesis. Berdasarkan analisis terhadap isotop 14C,Calvin mengajukan mekanisme atau tahap-tahap reaksi dalam fotosintesis.

c. Titrasi RadiometriPada titrasi radiometri, isotop radioaktif dapat digunakan sebagai

petunjuk titik akhir titrasi. Misalnya, pada titrasi penentuan ion Cl–

dengan ion Ag+ membentuk endapan AgCl. Baik titran maupun cuplikandapat mengandung komponen radioaktif.

Pada awal titrasi, dalam labu Erlenmeyer yang berisi ion Cl–

nonradioaktif tidak terdapat keaktifan. Setelah ion 110Ag+ radioaktifditambahkan ke dalam erlenmeyer dan bereaksi dengan ion Cl–,membentuk endapan AgCl.

Bagian supernatan (endapan) tidak menunjukkan tanda-tandakeaktifan, tetapi setelah titik ekuivalen tercapai, kelebihan ion Ag+

berada dalam larutan, dan secara perlahan meningkatkan keaktifan. Titikakhir titrasi diperoleh dengan cara ekstrapolasi grafik.

Kelebihan cara analisis titrasi radiometri adalah kepekaannya sangattinggi. Selain itu, suhu, pH, kekeruhan, dan yang lainnya tidakmemengaruhi penentuan titik akhir titrasi.

d. Analisis Aktivasi NeutronAnalisis aktivasi neutron adalah analisis unsur-unsur dalam sampel yang

didasarkan pada pengubahan isotop stabil oleh isotop radioaktif melaluipemboman sampel oleh neutron.

Untuk mengidentifikasi apakah seseorang itu mati wajar atau diracundapat dianalisis berdasarkan runutan unsur dalam rambut. Ini dapatdilakukan dengan cara menentukan jumlah dan posisi unsur dalam rambutsecara saksama sehingga dapat diketahui penyebab kematian orang itu.

Analisis terhadap rambut dapat dilakukan untuk menentukan zatberacun yang terdapat dalam rambut, misalnya arsen (As). Jika isotop75As dibombardir dengan neutron, inti metastabil dari 76Asm akandiperoleh:

75 133 0As n+ ⎯⎯→ 76

33 Asm

Inti metastabil berada pada keadaan tereksitasi, dan meluruh disertaiemisi gamma. Frekuensi sinar gamma yang diemisikan khas untuk setiapunsur. Selain itu, intensitas sinar gamma sebanding dengan jumlah unsuryang ada dalam sampel rambut.

Berdasarkan prosedur di atas, dapat diketahui apakah orang itudiracuni arsen atau mati wajar. Metode ini juga sangat peka sebab dapatmengidentifikasi jumlah arsen hingga 10–9 g.

Gambar 5.10Arsen dibombardir dengan neutron

menghasilkan arsen metastabil.Untuk stabil meluruhkan sinar

gamma.

Gambar 5.9Pencacah Geiger

Partikel radiasi masuk melaluijendela dan melewati gas argon.

Energi dari partikel mengionisasimolekul gas menghasilkan ion positif

dan elektron yang dipercepat olehelektrode. Elektron yang bergerak

lebih cepat, menumbuk logamanode dan menimbulkan pulsa arus.

Pulsa arus selanjutnya dicacah.


Gas Argon

Sumberlistrik

Pencacahdan penguat Jendela radiasi

masuk

Katode(–) Anode(+)

76As

75As

135Keradioaktifan

Gambar 5.11(a) Perangkat uji radon dapat

digunakan di rumah atauperkantoran.

(b) Kobalt-60 digunakan untuk terapikanker.

2. Manfaat dalam Kedokteran dan FarmasiRadioisotop pertama yang diterapkan dalam medik adalah untuk terapi

penyakit kanker. Radium–226 dan hasil peluruhannya, radon–222 digunakanuntuk terapi kanker beberapa tahun setelah penemuan radioaktif, tetapisekarang radiasi gamma dari kobalt–60 lebih umum digunakan.

Terapi penyakit kanker merupakan salah satu aplikasi berguna dariisotop radioaktif dalam medik. Kegunaan lain dari isotop radioaktif adalahdiagnosis penyakit (Gambar 5.11a), sterilisasi alat-alat kedokteran(Gambar 5.11b), dan penyelidikan efisiensi kerja organ tubuh.

a. Efisiensi Kerja Organ TubuhIsotop radioaktif diterapkan dalam diagnosis dengan dua cara.

Pertama, isotop digunakan untuk mengembangkan citra internal organtubuh sehingga fungsinya dapat diselidiki. Kedua digunakan sebagaiperunut dalam analisis jumlah zat, seperti pertumbuhan hormon dalamdarah, yang dapat memberikan data kemungkinan kondisi penyakitnya.

Nuklida 99Tcm adalah isotop radioaktif yang sering digunakan untukmengembangkan citra internal organ tubuh. Isotop tersebut meluruhdisertai emisi sinar gamma menjadi 99Tc keadaan dasar.

Citra dibuat dengan men-scan bagian tubuh oleh emisi sinar gamma dari99Tc dan dideteksi secara skintilasi (penyinaran). Gambar 5.12 menunjukkancitra tulang kerangka manusia yang diperoleh dengan isotop 99Tcm.

Teknetium yang menerpa bagian tubuh, setelah scanning segeradiekresi oleh tubuh dan sinar gamma meluruh sampai ke tingkat yangdapat diabaikan oleh tubuh sekitar sejam. Di rumah sakit, isotopteknetium diproduksi dalam generator teknetium molibdinum–99.Generator mengandung ion molibdat radioaktif, MoO4

2– yang terserappada butiran alumina.

Isotop 99Mo radioaktif sendiri dibuat pada reaktor nuklir. Isotop 98Mononradioaktif dibombardir dengan neutron.

98 142 0Mo n+ ⎯⎯→

9942 Mo

Selanjutnya, Molibdum radioaktif ini diserapkan pada alumina danditempatkan dalam generator, dan dikirim ke rumah sakit. Ion perteknetatdiperoleh ketika isotop 99Mo dalam MoO4

2 meluruh. Persamaanpeluruhannya adalah

9942 Mo ⎯⎯→

99 043 1Tc em

−+Setiap hari ion perteknetat, TcO4

– harus dicuci dari generator denganlarutan garam yang tekanan osmosisnya sama dengan tekanan osmosisdalam darah.

Gambar 5.12Citra tulang rangka manusiamenggunakan 99Tcm.



Kata Kunci• Inti metastabil• Citra internal

(a) (b)


Ion perteknetat diterapkan untuk mengembangkan citra otak,sedangkan senyawa teknetium yang lain diterapkan untuk mengem-bangkan citra organ tubuh yang lain. Senyawa kompleks teknetiumtertentu dapat berikatan dan merusak jaringan hati. Senyawa iniditerapkan untuk mendiagnosis serangan jantung. Saat ini tengahdikembangkan senyawa isotop radioaktif dari teknetium yang diharapkandapat melihat fungsi berbagai organ tubuh yang lain.

b. Radio Immuno Assay (RIA)Radio mmuno Assay (RIA) adalah teknik pengembangan terkini

untuk menganalisis darah dan cairan tubuh lain, seperti hormon, steroid,dan antigen dalam jumlah sangat sedikit. Teknik yang dikembangkanini bergantung pada ikatan antara zat dengan antibodi. Antibodidiproduksi dalam hewan sebagai proteksi terhadap zat asing. Antibodimemproteksi dengan mengikat zat dan mencacah aktivitas biologinya.

Metode yang telah diterapkan adalah analisis insulin dalam cuplikandarah pasien. Sebelum analisis, larutan insulin yang mengikat antibodidikembangkan dari hewan secara laboratorium.

Kemudian, larutan insulin digabungkan dengan insulin yangmengandung isotop radioaktif, di mana antibodi terikat pada insulinradioaktif. Sampel yang mengandung sejumlah insulin tidak dikenalditambahkan kepada campuran antibodi-insulin radioaktif.

Insulin yang bukan radioaktif mengganti beberapa insulin radioaktifyang terikat pada antibodi. Akibatnya, antibodi kehilangan sejumlahradioaktivitas. Hilangnya radioaktivitas dapat dihubungkan denganjumlah insulin dalam sampel darah.

Teknik RIA juga digunakan secara luas untuk menentukan HumanPlacenton actogen (HPL) pada tahap kehamilan. Informasi tersebut sangatpenting dalam bidang ginekologi sehingga dokter dapat membedakankehamilan yang normal dan abnormal sejak dini.

3. Aplikasi dalam Industri dan PertanianSalah satu aplikasi radioisotop dalam bidang pertanian adalah untuk

menentukan pemakaian pupuk optimum. Berapa kadar pupuk yang harusditambahkan ke dalam tanah, dan berapa kadar pupuk yang diserap tanaman.

Kadar pupuk optimum dapat ditentukan dengan menambahkan amoniumfosfat berlabel 32P yang memiliki aktivitas tertentu. Selanjutnya, dilakukanpengukuran aktivitasnya pada akar, daun, batang, atau bagian lain dari tanaman.

Total fosfor yang dibutuhkan tanaman ditentukan melalui analisiskimia dan penambahan pupuk ditentukan oleh keaktifan yang terukur.Perbedaan dari kedua pengukuran itu menunjukkan fosfor yang terdapatdalam tanah. Dari hasil penelitian terbukti bahwa hasil panen jauh lebihmelimpah jika penambahan pupuk fosfat dilakukan pada saat benihdisemai atau pada saat 60% pertumbuhan akar.

Oleh karena banyak unsur dapat diaktifkan dengan neutron dan emisiradiasinya memiliki frekuensi tertentu yang khas maka teknik pencariansumber alam yang terdapat dalam kerak bumi banyak melibatkan partikelneutron. Contohnya, pencarian sumber air dan minyak bumi. Alat bordilengkapi dengan sumber neutron, diharapkan dapat menginduksikeradioaktifan terhadap unsur-unsur yang terdapat dalam tanah padakedalaman tertentu.

Gambar 5.14Molekul yang ditandai dengan

radioisotop iodin-123, digunakanuntuk mempelajari aliran darah ke

otak. Emisi dari 123I dideteksi di sekitarotak Pasien.

Gambar 5.13Diagnosis dengan instrumen PET

(Positron Emision Tomography) untukmen-scanning otak.


Sumber: Chemistry The Central Science, 2000

137Keradioaktifan

Neutron penginduksi biasanya bersumber dari (Po + Be) denganpeluruhan sekitar 107 neutron per detik dan dirakit, seperti pada Gambar5.15. Setelah terjadi induksi keradioaktifan oleh neutron, unsur-unsur sekitarmenjadi bersifat radioaktif, dan memancarkan radiasi gamma dengan energiyang khas untuk setiap unsur. Radiasi gamma akan tersidik pada detektorsehingga dapat diketahui macam unsur yang ada dalam tanah itu.

Teknik ini secara luas dikembangkan untuk menentukan keberadaansumber air atau minyak bumi. Jika terdapat unsur hidrogen, energi gammayang tersidik sekitar 2,2 MeV, unsur oksigen sekitar 6,7 MeV, dan unsurkarbon sekitar 4,4 MeV.

4. Aplikasi dalam KepurbakalaanPengukuran umur batuan dapat dilakukan melalui pengukuran

peluruhan 14C yang telah membuka tabir sejarah manusia dan prasejarahsekitar 35.000 tahun silam. Isotop 14C dengan waktu paruh 5.730 tahundihasilkan secara terus-menerus di atmosfer akibat sinar kosmik. Sinarkosmik berenergi sangat tinggi menyebabkan terjadinya reaksi intiberenergi tinggi menghasilkan neutron. Neutron tersebut selanjutnyabertumbukan dengan inti 14N di atmosfer membentuk 14C.

1 140 7n N+ ⎯⎯→ 1 14

1 6H C+

Isotop 14C masuk ke atmosfer bumi dan bercampur dengan 12C yangstabil membentuk senyawa, misalnya H14CO3

– dalam lautan, 14CO2 diatmosfer. Senyawa tersebut selanjutnya dikonsumsi oleh tanaman danhewan, selanjutnya oleh manusia.

Jika tanaman atau hewan mati (misalnya, jika pohon ditebang),pertukaran karbon dengan sekitarnya berhenti. Oleh karenanya, jumlah14C yang terdapat dalam tanaman yang ditebang mulai meluruh.

Setelah ratusan bahkan ribuan tahun, tanaman yang mati sudahmenjadi fosil. Melalui pengukuran aktivitas 14C dalam fosil tanaman, umurfosil itu dapat diramalkan.

Metode pengukuran dengan 14C dikembangkan oleh .F. Libby yangdikalibrasi terhadap teknik pengukuran umur batuan yang lain (seperticatatan sejarah yang ditulis) dan hasilnya cukup konsisten.

Namun demikian, pembakaran fosil minyak bumi selama satu abadterakhir dapat meningkatkan produksi isotop 12C di atmosfer, yang tentudapat menimbulkan kesukaran dalam menerapkan metode pengukurandengan 14C pada masa yang akan datang.

Gambar 5.15Teknik pencarian sumber alam(air, minyak bumi)

Neutron mengaktifasi unsur-unsur di sekitarnya

Kata Kunci• Aktivitas• Neutron penginduksi• Reaksi inti

Fragmen tulang manusia purba ditemukan dekat Bengawan Solo, dan dianalisis denganradiokarbon. Sebanyak 100 g sampel tulang dicuci dengan HCl 1 M untuk mengeluarkanmineral dalam tulang dan tersisa protein. Protein tulang dikumpulkan, dikeringkan,

dipirolisis. Gas CO2 yang dihasilkan dikumpulkan dan dimurnikan. Perbandingan 14

12

diukur. Jika cuplikan ini mengandung 5,7% 14C, berapa usia manusia purba itu?

Kegiatan Inkuiri


Gambar 5.16Reaksi fisi 235U dengan neutron

membentuk kripton dan bariumdisertai pelepasan energi sebesar3,5 × 10-11 J dan sejumlah neutronyang siap bereaksi fisi dengan inti

yang lain.


1. Dalam laju reaksi dikatakan bahwa katalis turut sertadalam reaksi, tetapi pada akhir reaksi, katalis diperolehkembali. Bagaimana Anda dapat membuktikanbahwa katalis turut serta dalam reaksi dengan cararunutan isotop radioaktif?


2. Mengapa isotop 60Co lebih umum dipakai untuk terapikanker daripada isotop 222Rn.

3. Pernahkah Anda di-scan dengan radioisotop(Rontgen)? Berapa rentang waktu yang di-perbolehkan untuk di-scan kembali?

Sumber: Chemistry :The Central Science, 2000

Nuklida

2 Neutrondari hasil fisi

Proyeksineutron

C. Reaksi Fisi dan FusiReaksi inti, seperti halnya reaksi elektronik, melibatkan perubahan

energi. Akan tetapi, perubahan energi dalam reaksi inti bersifat sertamertadan berantai sehingga perlu pengetahuan dan teknologi tinggi untukmengembangkan reaktornya. Ada tiga jenis reaktor nuklir, yaitu reaktoruntuk reaksi fusi, reaktor fisi, dan reaktor pembiak.

1. Reaksi FisiReaksi fisi adalah reaksi pembelahan nuklida radioaktif menjadi nuklida-

nuklida dengan nomor atom mendekati stabil. Pembelahan nuklida ini disertaipelepasan sejumlah energi dan sejumlah neutron. Reaksi fisi inti uranium–235dioperasikan dalam reaktor tenaga nuklir untuk pembangkit tenaga listrik.

Jika inti 235U dibombardir dengan neutron, akan dihasilkan inti-inti atomyang lebih ringan, disertai pelepasan energi, juga pelepasan neutron sebanyak2 hingga 3 buah. Jika neutron dari setiap reaksi fisi bereaksi lagi dengan inti235U yang lain, inti-inti ini akan terurai dan melepaskan lebih banyak neutron.Oleh karena itu, terjadi reaksi yang disebut reaksi berantai (chain reaction).

Reaksi berantai adalah sederetan reaksi fisi yang berlangsung spontandan serta merta, disebabkan oleh neutron yang dilepaskan dari reaksi fisisebelumnya bereaksi lagi dengan inti-inti yang lain. Oleh karena satu reaksifisi dapat menghasilkan 3 neutron, jumlah inti yang melakukan fisi berlipatsecara cepat, seperti ditunjukkan pada Gambar 5.17. Reaksi berantai darifisi inti merupakan dasar dari reaktor nuklir dan senjata nuklir.


10 n

23592 U

9136 Kr

14656 Ba

10 n

Gambar 5.17Reaksi berantai pada reaksi fisi

139Keradioaktifan

Gambar 5.19Ledakan bom menyerupai cendawan.

Gambar 5.20Skema bagian inti dari reaktor nuklir


Gambar 5.18Konstruksi bom atom


Agar dapat memanfaatkan reaksi berantai dari suatu sampel radioaktifyang berpotensi fisi maka reaksi fisi harus dikendalikan dengan caramengendalikan neutron yang dilepaskan dari reaksi itu. Dengandemikian, hanya satu neutron yang dapat melangsungkan reaksi fisiberikutnya.

Berdasarkan hasil pengamatan, jika sampel radioaktif terlalu sedikit,neutron-neutron yang dihasilkan dari reaksi fisi meninggalkan sampelradioaktif sebelum neutron-neutron itu memiliki kesempatan untukbereaksi dengan inti-inti radioaktif yang lain. Dengan kata lain, terdapatmassa kritis untuk bahan tertentu yang berpotensi fisi, yang dapatmelangsungkan reaksi berantai (lihat Gambar 5.18). Massa kritis adalahmassa terkecil dari suatu sampel yang dapat melakukan reaksi berantai.

Jika massa terlalu besar (super kritis), jumlah inti yang pecah berlipatsecara cepat sehingga dapat menimbulkan ledakan dan petaka bagimanusia, seperti pada bom atom. Bom atom merupakan kumpulan massasubkritis yang dapat melakukan reaksi berantai. Ketika dijatuhkan massasubkritis menyatu membentuk massa super kritis sehingga terjadi ledakanyang sangat dahsyat (Gambar 5.19).

Reaktor fisi nuklir adalah suatu tempat untuk melangsungkan reaksiberantai dari reaksi fisi yang terkendali. Energi yang dihasilkan dari reaktorini dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi nuklir.

Reaktor nuklir terdiri atas pipa-pipa berisi bahan bakar radioaktifdan batang pengendali neutron yang disisipkan ke dalam pipa bahanbakar nuklir tersebut. Perhatikan Gambar 5.20.

Pendorong batang pengendali

Batang pengendali

Pipa bahan bakar

Sirkulasi air pendingin

Sumber: Chemistry : The Central Science, 2000

Pipa bahan bakar berbentuk silinder mengandung bahan yangberpotensi fisi. Dalam reaktor air ringan (1H2O), pipa bahan bakar berisiuranium yang berpotensi melangsungkan reaksi fisi.

Uranium yang digunakan sebagai bahan bakar dalam reaktor nuklirmengandung isotop 235U sekitar 3%. Batang pengendali neutron dibuatdari bahan yang dapat menyerap neutron, seperti boron dan kadmiumsehingga dapat mengendalikan reaksi berantai.

Massasubkritis 235U

Bahaneksplosif


Pengendalian neutron dilakukan dengan cara menaikkan ataumenurunkan batang pengendali yang disisipkan dalam pipa bahan bakar.Dalam keadaan darurat, batang-batang pengendali ini, dapat dimasukkanseluruhnya ke dalam pipa bahan bakar guna menghentikan reaksi fisi.

Selain batang pengendali, terdapat alat yang disebut moderatorModerator ini berguna untuk memperlambat gerakan neutron. Moderatordipasang jika bahan bakar uranium–235 merupakan fraksi terbanyak daritotal bahan bakar. Moderator yang dipakai umumnya air berat (2H2O),air ringan (1H2O), atau grafit.

Bahan bakar nuklir, selain uranium–235, juga uranium–238 dapatdijadikan bahan bakar. Keunggulan dan kelemahan dari kedua bahanbakar tersebut, yaitu jika uranium–238, bereaksi lebih cepat denganneutron hasil reaksi fisi dibandingkan uranium–235, tetapi uranium–235bereaksi lebih cepat dengan neutron yang telah diperlambat olehmoderator.

Pada reaktor air ringan, 1H2O berperan sebagai moderator, sekaligussebagai pendingin. Gambar berikut menunjukkan rancang bangun reaktorair bertekanan atau reaktor air ringan.

Air dalam reaktor dipertahankan sekitar 350°C pada tekanan 150atm agar tidak terjadi pendidihan. Air panas ini disirkulasikan menujupenukar kalor, di mana kalor digunakan untuk menghasilkan uap, danuap tersebut menuju turbin untuk pembangkit listrik.

Setelah periode waktu tertentu, hasil reaksi fisi yang menyerapneutron berakumulasi dalam pipa bahan bakar. Hal ini menimbulkaninterferensi dengan reaksi rantai sehingga pipa bahan bakar harus digantisecara berkala.

Gambar 5.21Reaktor nuklir air ringan

(konstruksi air bertekanan)Batang bahan bakar memanaskan airyang disirkulasikan ke penukar kalor.Uap yang dihasilkan dalam penukar

kalor dilewatkan ke turbin yangmendorong generator listrik.

Turbin uap

Generator listrik

Kondensator

Sungai 38°C27°CPompa

Pembangkituap

Air atauNatrium cair

Uap


Mengapa isotop 238U tidak dapat digunakan langsung sebagai bahan bakar dalamreaktor nuklir, melainkan isotop 235U? Jelaskan berdasarkan hasil reaksi inti uraniumdengan neutron.

Kegiatan Inkuiri

Kata Kunci• Reaktor nuklir• Reaksi fisi• Reaksi fusi• Reaksi berantai• Partikel pembom (proyektil)• Tolakan elektrolisis

141Keradioaktifan

Buangan sisa bahan bakar menjadi limbah nuklir. Limbah ini dapatdiproses ulang. Bahan bakar sisa tersebut dipisahkan secara kimia darilimbah radioaktif. Plutonium–239 adalah salah satu jenis bahan bakarhasil pemisahan dari buangan limbah nuklir. Isotop ini diproduksi selamareaktor beroperasi, yaitu pemboman uranium–238 oleh neutron. Isotopplutonium–239 juga berpotensi fisi dan dipakai untuk membuat bom atomatau senjata nuklir.

Ketersediaan isotop plutonium–239 dalam jumlah besar akanmeningkatkan kesempatan negara-negara maju untuk menyalahgunakanplutonium dijadikan bom atom atau senjata nuklir pemusnah masal. Sisabahan bakar nuklir sebaiknya tidak didaur-ulang. Masalah utama bagilembaga tenaga nuklir adalah bagaimana membuang sampah radioaktifyang aman.

Gambar 5.22(a) Gedung reaktor nuklir(b) Bagian pusat dari reaktor nuklir

(a) (b)Sumber: Chemistry: The Central Science, 2000

2. Reaksi FusiReaksi fusi adalah reaksi nuklida-nuklida ringan digabungkan menjadi

nuklida dengan nomor atom lebih besar. Misalnya, inti deuterium (2H)dipercepat menuju target yang mengandung deuteron (2H) atau tritium(3H) membentuk nuklida helium. Persamaannya:

2 21 1H H+ ⎯⎯→ 3 1

2 0He n+

2 31 1H H+ ⎯⎯→ 4 1

2 0He n+Untuk mendapatkan reaksi fusi inti, partikel pembom (proyektil)

harus memiliki energi kinetik yang memadai untuk melawan tolakanmuatan listrik dari inti sasaran (lihat Gambar 5.23).

Disamping pemercepat partikel, cara lain untuk memberikan energikinetik memadai kepada inti proyektil agar dapat bereaksi dengan intisasaran dilakukan melalui pemanasan inti sasaran hingga suhu sangat tinggi.Suhu pemanasan inti sasaran sekitar 108 °C. Pada suhu ini semua elektrondalam atom mengelupas membentuk plasma. Plasma adalah gas netral yangmengandung ion dan elektron.

Masalah utama dalam mengembangkan reaksi fusi terkendali adalahbagaimana kalor plasma yang bersuhu sangat tinggi dapat dikendalikan.Kendalanya, jika plasma menyentuh bahan apa saja, kalor dengan cepatdihantarkan dan suhu plasma dengan cepat turun.

Energi yang terdapat di mataharisebagai akibat dari reaksi fusi.Energi total:+ 26,7 MeVReaksi individu:1 1 2 01 1 1 1H H H e+ → +2 1 3 01 1 2 0H H He+ → + γ3 3 4 12 2 2 1H H H 2 H+ → +

Bom hidrogen yang pernahdikembangkan juga menerapkan reaksifusi inti untuk tenaga penghancurnya.

Energy released by sun is caused fusionreaction.Total energy:+ 26,7 MeVIndividual reaction:1 1 2 01 1 1 1H H H e+ → +2 1 3 01 1 2 0H H He+ → + γ3 3 4 12 2 2 1H H H 2 H+ → +

The hidrogen bom which has beendeveloped also apply the nuclei fusionreaction to generate destroying power.

NoteCatatan

Tolakan elektrostatis

Jarak antar partikel

Energi antaraksiakibat gaya inti yangkuat

E

0

Gambar 5.23Grafik energi antaraksi dua intiterhadap tolakan elektrostatis


Reaktor uji fusi inti Tokamak menggunakan medan magnet berbentukdonat untuk mempertahankan suhu plasma dari setiap bahan, sepertiditunjukkan pada Gambar 5.24.


1. Jelaskan perbedaan antara reaksi fisi dan reaksi fusi.2. Mengapa nuklida ringan melepaskan energi ketika

melakukan fusi untuk membentuk nuklida lebih berat,sedangkan nuklida relatif berat juga melepaskan energiketika berlangsung melakukan fisi?


3. Jelaskan keuntungan dan kerugian reaktor fisidibandingkan reaktor fusi.

Rangkuman1. Kestabilan inti dapat ditinjau dari aspek kinetika dan

termodinamika. Secara kinetika, inti yang tidak stabilakan meluruh menjadi inti yang lebih stabil, melibatkanemisi partikel alfa, beta, positron, dan sinar gamma.

2. Secara termodinamika, kestabilan inti dapat dikaji darienergi nukleosintesis. Nukleosintesis adalahpembentukan nuklida dari nukleon-nukleonnya.

3. Pada nukleosintesis terjadi kehilangan massa. MenurutEinstein, energi yang hilang dalam nukleosintesissetara dengan perubahan massa atau DE = Dmc2.

4. Massa yang hilang dalam nukleosintesis diubahmenjadi energi ikat inti. Energi ikat inti adalah energiyang diperlukan untuk mengikat nukelon-nukleondi dalam inti agar tidak terurai.

5. Jenis peluruhan radioaktif dapat berupa partikel alfa,beta, positron, atau sinar gamma.

6. Aktivitas radioaktif dapat disidik dengan alat yangdisebut pencacah radiasi. Ada dua jenis alat pencacahradiasi, yaitu pencacah Geiger dan pencacah skintilasi.

7. Isotop radioaktif banyak dimanfaatkan untuk berbagaibidang, seperti kimia, industri, pertanian, perminyakan,dan terutama dalam bidang kedokteran dan medis.

8. Penentuan umur radiokarbon menggunakan nisbah14

12

CC

untuk menentukan objek yang mengandung

karbon dari sumber yang hidup.9. Fusi inti adalah proses penggabungan dua inti ringan

membentuk inti lebih berat dan lebih stabil. Fisi intiadalah pemecahan inti berat menjadi dua inti yanglebih ringan. Adapun reaktor nuklir menerapkan fisiterkendali.

Gambar 5.24Reaksi fusi inti tokamak

Tabung vakum

Plasma

Kumparanmedantoroidal

KumparanMedan poloidal

Sumber: Chemistry :The Central Science, 2000

143Keradioaktifan

Peta Konsep

Inti atomFusi

Fisi

Stabil Tidak stabil

Radioaktif

Peluruhan

Massa Muatan Alfa (a) Beta (b) Gamma (g)Energi Momentum

bersifat

untuk mencapaikestabilan terjadi

terdiri atas

berlaku Hukum Kekekalan jenis peluruhan

reaksi yangterjadi

Positron (e+)

Apakah Anda merasa kesulitan dalam memahamimateri Bab 5 ini? Bagian manakah dari materi Bab 5 iniyang belum Anda kuasai? Jika Anda merasa kesulitan,diskusikan dengan teman atau guru Anda.

Pada bab ini Anda telah mempelajari mengenaikestabilan suatu inti atom sehingga diketahui bahwainti atom tidak stabil jika inti atom tersebut bersifatradioaktif. Anda juga telah mengetahui sifat-sifat fisikdan kimia unsur-unsur radioaktif tersebut, sertakegunaan dan bahayanya.

RefleksiSifat keradioaktifan suatu unsur dapat dimanfaatkan

dalam berbagai aplikasi, antara lain sebagai sumberenergi, untuk analisis kimia; dalam bidang kedokterandan farmasi; dalam industri dan pertanian; sertakepurbakalaan. Dapatkah Anda menyebutkan manfaatlainnya dari mempelajari sifat keradioaktifan suatu unsur?



A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.

1. Perhatikan grafik pita kestabilan berikut.

Unsur radioaktif yang terletak di daerah A akanmencapai stabil dengan cara memancarkan ....A. partikel a D. positronB. partikel b E. neutronC. partikel g

2. Dengan melihat grafik pita kesetabilan pada soal nomor1, unsur radioaktif yang terletak di daerah B akanmencapai stabil dengan memancarkan ....A. partikel a D. positronB. partikel b E. neutronC. partikel g

3. Nuklida yang memiliki nilai np

lebih besar dibandingkan

np

nuklida stabil akan mengalami ....

A. peluruhan aB. peluruhan bC. pemancaran positronD. reaksi pembelahanE. reaksi penggabungan

4. Ebtanas 1997:

Isotop radioaktif 23892 U mengalami peluruhan menjadi

23490 Th dengan cara ....

A. menangkap partikel alfaB. emisi positronC. menangkap elektronD. emisi partikel alfaE. emisi beta

5. Ebtanas 1999:Setelah 4 tahap memancarkan sinar a dan 1 tahapmemancarkan sinar b, isotop radioaktif Th akhirnyamenjadi ....

A. 21283 Bi D. 218

90 Bi

B. 21083 Bi E. 206

82 Pb

C. 21081 Ti

6. Jika suatu nuklida mengemisikan partikel b akan terjadi ....A. penambahan nomor massa satu satuanB. pengurangan nomor atom satu satuanC. pengurangan nomor atom dua satuanD. penambahan nomor atom satu satuanE. tidak mengalami perubahan nomor atom

7. Inti atom hidrogen menangkap satu proton dan berubahmenjadi ....A. partikel alfa D. deuteriumB. sinar beta E. positronC. tritium

8. Pada peluruhan radioaktif 23492Umenjadi 206

82Pbmelibatkan emisi ....A. 7 partikel a dan 4 partikel bB. 6 partikel a , 1 neutron, dan 3 protonC. 8 partikel a dan 6 elektronD. 6 partikel a, 3 elektron, dan 2 deuteronE. 10 elektron dan 5 partikel a

9. UMPTN 2000 C:

Pada peluruhan 21283 Bi menjadi 212

84 Po , kemudian

meluruh lagi menjadi 20882 Pb . Partikel-partikel yang

diemisikan berturut-turut adalah …A. foton dan betaB. foton dan alfaC. beta dan fotonD. beta dan alfaE. alfa dan beta

10. UMPTN 1994 B:

Pada proses 235 192 0U n+ ⎯⎯→ 94 139

38 54Sr Xe+ + ...terjadi pelepasan ....A. satu partikel alfaB. tiga partikel betaC. dua partikel positronD. tiga partikel neutronE. dua partikel neutron

11. UMPTN 1995 C:Pada proses peluruhan polonium menjadi timbal:21284 Po ⎯⎯→ 208

82 Pb + Xmaka X adalah ....A. neonB. protonC. neutronD. deteronE. helium

Pita kestabilan

Proton

Neu

tron

B

C

A

145Keradioaktifan

12. UMPTN 1998 A:

Pada reaksi inti: 23892 U + a ⎯⎯→ X + 3 1

0 nBerdasarkan reaksi inti, X adalah ….

A. 23490 Th D. 239

94 Pu

B. 23690 Th E. 240

94 Pu

C. 23592 U

13. UMPTN 1996 B:

Pada reaksi transformasi ( )14 177 8N ,x Oα , x adalah....

A. elektron D. neutronB. proton E. positronC. gamma

14. UMPTN 2000 A:Jika atom aluminium ditembaki dengan partikel X,akan terjadi isotop fosfor, sesuai dengan reaksi:2713 Al + X ⎯⎯→ 30 1

15 0P n+Dalam persamaan reaksi ini, X adalah ….A. partikel beta D. partikel neutronB. partikel alfa E. fotonC. atom tritium

15. Energi ikat inti per nukleon pada nukleosintesis heliumadalah (dalam MeV) …A. 4,00 D. 675B. 7,07 E. 931,5C. 28,30

16. Energi ikat inti per nukleon pada nukleosintesisdeuterium adalah (dalam MeV) ….A. 1,008 D. 5,764B. 2,013 E. 9,315C. 2,329

17. Ebtanas 1997:Berikut beberapa contoh penggunaan radioisotop1. Na–24 untuk menyelidiki kebocoran pipa minyak

dalam tanah2. Co–60 untuk mensterilkan alat-alat kedokteran3. I–131 untuk mengetahui letak tumor pada otak

manusia4. P–32 untuk memberantas hama tanamanRadioisotop di atas yang berfungsi sebagai perunutadalah ….A. 1 dan 2 D. 2 dan 4B. 1 dan 3 E. 3 dan 4C. 1 dan 4

18. Radioisotop Co–60 dapat digunakan untuk mengobatipenyakit kanker sebab dapat mengemisikan ....A. beta D. infra merahB. gamma E. ultravioletC. alfa

19. Ebtanas 1999:Sebagai sumber radiasi untuk mensterilkan alat-alatkedokteran dapat digunakan isotop ....A. I–131 D. Na–24B. Co–60 E. C–12C. P–32

20. Isotop yang digunakan untuk menentukan umur suatufosil adalah ....A. C–12 D. Co–60B. C–13 E. P–32C. C–14

21. Radioisotop yang dipakai untuk memperoleh citra organtubuh di rumah sakit adalah ....A. Na–24 D. U–235B. Tc–99 E. Po–238C. Mo–99

22. Reaksi fisi yang dikembangkan dalam reaktor nuklirmenggunakan bahan bakar ....A. U–235 D. Co–60B. U–238 E. Th–234C. Po–239

23. Bom atom dapat meledak dengan kekuatan sangatdahsyat sebab ....A. seluruh bahan radioaktif musnahB. tercipta banyak gas panasC. lebih banyak bahan peledak dibandingkan bom

biasaD. massa diubah menjadi energi dalam waktu

seketikaE. ikatan kimia dalam bahan bom berenergi sangat

besar24. Batang kadmium dalam reaktor nuklir berfungsi sebagai ....

A. mengubah neutron yang bergerak cepat menjadineutron termal

B. bereaksi dengan 235U untuk menghasilkan energiC. menyediakan deuterium untuk reaksi fisi dengan

235UD. melangsungkan pembakaran untuk memicu reaksi

fisiE. menyediakan partikel alfa

25. Ebtanas 1996:Contoh reaksi fisi adalah ….

A. 98 1 9942 0 42Mo n Mo+ ⎯⎯→ + γ

B. 238 4 240 192 2 94 0U He Pu 2 n+ ⎯⎯→ +

C. 3 3 4 1 12 2 2 1 1He He He H H+ ⎯⎯→ + +

D. 14 4 17 17 2 8 1N He O H+ ⎯⎯→ +

E. 235 1 139 94 192 0 56 36 0U n Ba Kr 3 n+ ⎯⎯→ + +


B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. Andaikan nuklida radioaktif dengan rasio neutron-

proton lebih besar daripada isotop stabilnya. Bagaimanamodus peluruhan yang mungkin dari nuklida ini danmengapa melalui cara itu?

2. Tuliskan persaman reaksi inti untuk setiap prosesberikut.

a. 116C memancarkan positron

b. 21483Bi memancarkan partikel b

c. 23793C memancarkan partikel a

3. Curium disintesis pertama kali melalui pemboman suatuunsur dengan partikel alfa. Menghasilkan curium–242dan neutron. Apa nama unsur sasaran?

4. Hitung energi yang dilepaskan per gram hidrogen untukreaksi berikut.

1 1 2 01 1 1 1H H H e+ ⎯⎯→ +

Diketahui massa atom 1H = 1,00782; 2H= 2,0141.5. Pembakaran satu mol grafit melepaskan energi 393,5 kJ.

Berapa perubahan massa yang sesuai dengan hilangnyaenergi tersebut?

6. Tuliskan lima komponen utama reaktor nuklir danfungsinya. Apakah setiap komponen menimbulkanmasalah bagi lingkungan? jelaskan.

7. Mengapa isotop 238U tidak dapat digunakan langsungsebagai bahan bakar dalam reaktor nuklir?

147Proyek Semester

Air Mancur AmoniaReaksi Ba(OH)2, NH4Cl, dan CaO menghasilkan gas amonia. Gas amonia yang terbentuk mudah bereaksi dengan air.

Oleh karenanya, saat labu berisi amonia tersebut dihubungkan dengan gelas berisi air, tekanan dalam labu berkurang jikapipet yang dihubungkan di antara keduanya dipijit-pijit. Air akan naik ke dalam labu membentuk seperti air mancur yangberwarna merah. Warna merah ini berasal dari larutan basa amonia dalam air. Pada proyek Semester 1 Anda ditugaskanuntuk membuat amonia dan melaporkan data pengamatan kelompok Anda dalam bentuk karya tulis. Amonia adalahsenyawa kovalen yang mengandung atom nitrogen. Selain banyak diaplikasikan dalam industri untuk pembuatan bahanbaku pupuk, amonia juga berguna untuk pembuatan air mancur, karena memiliki warna yang menarik. Buatlah laporanberupa karya tulis kelompok Anda setelah melakukan proyek semester ini.

TujuanUntuk membuat amonia dan diaplikasikan sebagai air mancur hiasan.Alat dan Bahan1. Statif: - dasar 8. Labu bundar 250 mL

- batang : 250 mm 9. Pipet tetes- kaki: 500 mm 10. Tabung reaksi 150×25 mm

2. Bosshead 11. Gelas kimia 1000 mL3. Klem universal 12. Pembakar spiritus4. Sumbat karet (1 lubang) 13. Kalsium oksida (CaO)5. Sumbat karet (2 lubang) 14. Amonium Klorida (NH4Cl)6. Pipa kaca lurus 15. Barium Hidroksida (Ba(OH)2)7. Pipa kaca bengkok 110° 16. Larutan fenolftalein (PP) 1%**Tersedia dalam bentuk padatannya. Larutan dibuat dengan mencampurkan beberapa gram padatan (sesuai konsentrasiyang diinginkan) dengan sejumlah pelarut a uades atau air biasa).

Langkah Kerja1. Rangkai tabung reaksi dan peralatan lainnya seperti terlihat pada gambar berikut.

Proyek Semester 1

2. Panaskan Ba(OH)2, NH4Cl, dan CaO, di dalam tabung reaksi hingga terbentukgas amonia (NH3) di dalam labu.

3. Tes dengan kuas yang sudah dicelupkan ke dalam larutan HCl. Apabila terbentukkabut membuktikan bahwa NH3 sudah terkumpul cukup banyak.

4. Tutup mulut labu dengan sumbat dua lubang yang telah dipasangi pipa kacalurus dan pipet berisi air.

5. Masukkan ujung pipa kaca ke dalam gelas kimia berisi air yang ditetesi larutanPP 1%.

6. Tekan pipet pada labu yang berisi gas NH3. Amati yang terjadi dalam labu.


1. Fraksi mol metanol dalam larutan air mengandung 80%metanol adalah …A. 0,3B. 0,5C. 0,2D. 0,8E. 0,9

2. 1,2–benzantrasena adalah padatan berwarna kuningyang nonvolatil dengan berat molekul 228 g mol–1.Sebanyak 18,26 g sampel dilarutkan dalam 250 mLbenzena. Berapa tekanan uap larutan pada 25°C (dalammmHg) jika tekanan uap benzena pada suhu itu 93,4mmHg?A. 60,8B. 91,1C. 93,4D. 95,7E. 760

3. Suatu larutan mengandung 3,24 g zat nonvolatil dannonelektrolit, juga 200 g air mendidih pada 100,130°Cpada 1 atm. Berapakah berat molekul zat terlarut? Kdmolal air adalah 0,51.A. 120B. 60C. 46D. 180E. 64

4. Manakah di antara zat nonvolatil berikut jika dilarutkandalam pelarut benzena akan memiliki tekanan uaplarutan paling rendah? Diketahui jumlah gram terlarutsama.A. C6H12O6B. C8H10C. (CH3)2(OH)2D. C6H6O2E. (NH2)2CO

5. Perhatikan diagram fasa berikut.

Jika suhu dinaikkan dari 0°C hingga 50°C pada tekanantetap 0,5 atm, terjadi proses …

A. sublimasiB. fusiC. penguapanD. pembekuanE. pengembunan

6. Larutan berikut dibuat dengan konsentrasi molal yangsama. Larutan yang memiliki titik beku paling rendahadalah ....A. KBrB. Al(NO3)3C. CH3COONaD. NaNO2E. MgCl2

7. Tekanan osmotik tiga jenis larutan dengan molaritasyang sama, misalnya urea, asam propanoat, dan natriumklorida diukur pada suhu yang sama. Diharapkanbahwa …A. tekanan osmotik urea paling besarB. tekanan osmotik asam propanoat lebih besar dari

natrium kloridaC. tekanan osmotik asam propanoat paling besarD. tekanan osmotik asam propanoat lebih besar dari

ureaE. semua tekanan osmotik larutan sama

8. Jika tekanan osmotik larutan sukrosa 0,01 M pada 27oCadalah 0,25 atm maka tekanan osmotik larutan NaCl0,01 M pada suhu yang sama adalah…A. 0,062 atmB. 0,12 atmC. 0,25 atmD. 0,50 atmE. 1,0 atm

9. Reaksi ion permanganat dan ion oksalat dalam larutanbasa adalah :MnO4

–(aq)+C2O42–(aq) ⎯⎯→ MnO2(s)+CO3

2–(aq)Jika persamaan ini disetarakan maka jumlah OH–

dalam persamaan itu …A. nolB. dua di kananC. dua di kiriD. empat di kananE. empat di kiri

10. Jika PbS(s) direaksikan dengan larutan encer HNO3hangat, hasil reaksinya …A. Pb2+(aq), S(s), NO2(g)B. Pb2+(aq), S(s), NO(g)C. PbO(s), S(s), NO(g)

Evaluasi Kompetensi KimiaSemester 1


149Evaluasi Kompetensi Kimia Semester 1

D. PbO2(s), SO42–(aq), N2(g)

E. Pb2+(aq), H2S(g), NO2(g)11. Jika ion S2O3

2– direaksikan dengan I2 dihasilkan ion I–

dan ion S4O62–. Dalam titrasi larutan I2 diperlukan 32,78

mL Na2S2O3 0,2 M untuk bereaksi sempurna denganI2. Jumlah milimol I2 dalam larutan adalah ....A. 1,639B. 3,278C. 4,917D. 6,556E. 9,834

12. Diketahui data potensial reduksi standar:1. Fe3+(aq)+ e– ⎯⎯→ Fe2+(aq) Eo = + 0,77 V2. Cu2+(aq)+ 2e– ⎯⎯→ Cu(s) Eo = + 0,34 V3. Pb2+(aq)+ 2e– ⎯⎯→ Pb(s) Eo = – 0,13 V4. H2O( )+e– ⎯⎯→ H2(g)+OH–(aq)Eo=+0,50 VBerdasarkan data di atas, urutan yang lebih duludielektrolisis pada katode ….A. 1, 2, 3, 4B. 1, 3, 4, 2C. 1, 4, 2, 3D. 1, 4, 3, 2E. 1, 3, 2, 4

13. Pada elektrolisis larutan natrium sulfat (Na2SO4)menggunakan arus sebesar 1 faraday, diperoleh gasoksigen pada keadaan STP sebanyak ….A. 89,6 LB. 22,4 LC. 11,2 LD. 5,6 LE. 2,8 L

14. Untuk menghambat terjadinya proses korosi, pipa besiyang dipendam di dalam tanah dihubungkan denganlogam yang lebih reaktif, misalnya magnesium. Didalam sistem ….A. elektron mengalir dari besi ke magnesiumB. magnesium mengalami oksidasiC. besi berfungsi sebagai anodeD. besi melepaskan elektronE. magnesium berfungsi sebagai katode

15. Pipa bawah tanah digunakan untuk distribusi BBMatau PDAM yang cenderung terkorosi oleh lingkunganyang bersifat korosif. Reaksi korosi secara keseluruhanmelibatkan....A. reduksi besiB. oksidasi besi menjadi ion Fe2+

C. oksidasi oksigen menjadi ion OH–

D. oksidasi besi dengan asam dari gas CO2 terlarutE. reduksi oksigen menjadi uap air

16. Pernyataan berikut merupakan sifat-sifat gas mulia,kecuali ….A. unsur paling stabilB. sukar melepaskan atau menangkap elektronC. mudah bereaksi dengan unsur lain

D. terdapat di atmosfer dalam keadaan bebasE. titik beku mendekati suhu 0 K

17. Di antara asam halida berikut yang tidak dapat dibuatmenggunakan asam sulfat pekat adalah ….A. HF dan HClB. HF dan HBrC. HBr dan HID. HCl dan HBrE. HCl dan HI

18. Perhatikan tabel sifat fisik unsur golongan alkali:

Dari data di atas, kereaktifan unsur golongan alkalidipengaruhi oleh ….A. konfigurasi elektronikB. energi ionisasi pertamaC. jari-jari atomD. kerapatan (massa jenis)E. potensial reduksi standar(E°)

19. Logam alkali berikut jika dibakar akan menghasilkansuperoksida adalah ....A. Na dan KB. Li dan NaC. Li dan KD. K dan RbE. Li dan Rb

20. Pembuatan unsur-unsur logam alkali umumnyadilakukan melalui proses ….A. pirolisisB. kromatografiC. pemangganganD. elektrolisisE. peptisasi

21. Pembuatan unsur-unsur logam alkali tanah umumnyadilakukan melalui proses .…A. pirolisisB. kromatografiC. pemangganganD. elektrolisisE. peptisasi

22. Pemanasan logam Mg di udara, selain terbentuk MgOjuga terbentuk zat lain . Adanya zat itu dapatdibuktikan dengan menambahkan air hingga terbentukgas yang dapat membirukan lakmus, zat lain tersebutadalah ….A. Mg(OH)2B. Mg3N2C. MgCO3

Konfigurasi elektronEnergi ionisasi (kJ mol–1)Kerapatan (g cm–3)

Jari-jari ion ( )Potensial reduksi (Eo)

Sifat

[He] 2s1

5200,531,0

–3,05

Li

[Ne] 3s1

5000,970,9

–2,71

Na

[Ar] 4s1

4200,860,8

–2,93

K

[Kr] 5s1

4001,530,8

–2,92

Rb

[Xe] 6s1

3801,880,7

–2,92

Cs


D. Mg(HCO3)2E. Mg(CN)2

23. Dibandingkan dengan logam alkali yang seperiode,logam alkali tanah memiliki ….A. jari-jari yang lebih besarB. energi ionisasi lebih rendahC. sifat reduktor lebih kuatD. keelektronegatifan lebih kecilE. titik leleh lebih tinggi

24. Pada pembuatan aluminium, kriolit yang dipakaiberperan sebagai ….A. reduktorB. oksidatorC. lapisan tahan panasD. pelarutE. bahan baku utama

25. Reaksi berikut ini yang merupakan reaksialuminotermik adalah ....A. 3MnO2(s) + 4Al(s) ⎯⎯→ 3Mn(s)+2Al2O3(s)B. 2Al(s)+ 6HCl(aq) ⎯⎯→ 2AlCl3 (s)+3H2(g)C. 4Al(s)+3O2(g) ⎯⎯→2Al2O3(s)D. 2Al(s)+3F2(g) ⎯⎯→ 2AlF3(s)E. 2Al(s)+6H2O( ) ⎯⎯→ 2Al(OH)3(s)+3H2(g)

26. Logam aluminium mempunyai sifat-sifat sebagaiberikut, kecuali ….A. dapat bereaksi dengan asam kuatB. larut dalam larutan NaOHC. dengan basa kuat menghasilkan gas H2D. merupakan oksidator kuatE. dengan HNO3 pekat menghasilkan oksida

nitrogen27. Logam yang tidak diperoleh dengan proses elektrolisis

adalah ....A. natriumB. aluminiumC. magnesiumD. silikonE. merkuri

28. Di antara unsur berikut yang dapat bereaksi denganuap air pada suhu tinggi adalah ….A. C dan GeB. Sn dan PbC. Ge dan PbD. Si dan SnE. Si dan C

29. Pembuatan silikon ultra-murni dapat dilakukan melaluiproses ….A. elektrolisis SiCl4B. distilasi kuarsa (SiO2)C. pemurnian zonaD. pemanggangan kuarsaE. kromatografi lapis tipis

30. Kereaktifan molekul fosfor (P4) disebabkan oleh ....A. ikatan antaratomnyaB. struktur molekulnyaC. konfigurasi elektronnyaD. kerapatannyaE. keelektronegatifannya

31. Pengolahan batuan fosfat, Ca3(PO4)2 dengan asamortofosfat akan menghasilkan ….A. CaSO4 D. CaHPO4B. Ca(H2PO4)2 E. CaHPO3C. Ca3(PO4)2

32. Teknik yang digunakan untuk memperoleh belerangdari alam adalah melalui proses ….A. kontakB. FraschC. kamar timbalD. elektrolisisE. pengapungan

33. Proses pembuatan H2SO4 melalui pembentukan SO3dengan katalis V2O5 dinamakan proses ….A. kontakB. hidrolisisC. kamar timbalD. elektrolisisE. reduksi-oksidasi

34. Pembuatan silikon ultra-murni dapat dilakukan melaluiproses ….A. elektrolisis SiCl4B. distilasi kuarsa (SiO2)C. pemurnian zonaD. pemanggangan kuarsaE. kromatografi lapis tipis

35. Senyawa nitrogen berikut biasa dipakai sebagai pupuk,kecuali ....A. NH4NO3B. CO(NH2)2C. (NH4)2SO4D. KNO3E. NaNO3

36. Berikut ini merupakan hasil dalam tahapan pembuatanasam sulfat dalam proses kontak, kecuali ....A. SO2B. H2SO4C. SO3D. H2SE. H2S2O7

37. Di antara pernyataan berikut yang benar tentangbelerang dan oksigen adalah ….A. geometri molekul H2O dan H2S keduanya linearB. hidrogen sulfida memiliki tingkat keasaman yang

lebih lemah daripada airC. belerang kurang elektronegatif dibandingkan

oksigen


D. H2O bersifat polar, sedangkan H2S nonpolarE. dalam senyawa, ikatan tunggal S–S tidak ada

sedangkan O–O ada38. Semua pernyataan berikut tentang unsur golongan

transisi, kecuali ….A. semua unsur transisi lebih bersifat logamB. dalam larutan cair kebanyakan ionnya berwarnaC. hampir semua unsur transisi mnunjukkan sifat

katalitikD. semua unsur transisi memiliki orbital d yang tidak

penuhE. hampir semua unsur transisi menunjukkan satu

keadaan valensi39. Kuningan adalah paduan ….

A. tembaga dan timahB. tembaga dan sengC. timbal dan timahD. aluminium dan tembagaE. aluminium dan nikel

40. Dalam ion Cu(NH3)42+, valensi dan bilangan

koordinasi tembaga adalah ….A. 0 dan 3B. +4 dan 12C. +2 dan 8D. +2 dan 4E. +2 dan 12

41. Persamaan setara yang benar untuk reaksi larutanamonia pekat dan suspensi seng(II) hidroksidaadalah…A. Zn2+(aq) + 4NH3(aq) ⎯⎯→ Zn(NH3)4

2+(aq)B. Zn(OH)2(s)+4NH3(aq) ⎯⎯→Zn(NH3)4

2+(aq) +2OH–(aq)

C. Zn(OH)2(s)+2OH–(aq) ⎯⎯→ Zn(OH)42–(aq)

D. Zn(OH)2(s)+2NH4+(aq) ⎯⎯→ Zn2+(aq) +

2NH4OH(aq)E. Zn2+(aq) + 2NH3(aq) ⎯⎯→ Zn(NH3)2

2+(aq)42. Potasium heksasianoferat(II) adalah senyawa….

A. K4[Fe(CN)6]B. KFe(SCN)4C. K3[Fe(CN)6]D. K3[Fe(SCN)6]E. K4[Fe(NCO)6]

43. Senyawa kompleks yang bersifat diamagnetik adalah ....A. Fe(CN)6

4–

B. Cu(NH3)42+

C. Ti(H2O)63+

D. Ni(en)32+

E. Co(py)62+

44. Senyawa kompleks berikut yang tidak bersifatparamagnetik adalah ....A. Ti3+(aq)B. Sc3+(aq)C. V3+(a )

D. Cr3+(aq)E. Mn3+(aq)

45. Energi ikat inti per nukleon dalam atom helium adalah ….A. 4,00 MeVB. 7,07 MeVC. 28,30 MeVD. 675 MeVE. 931,5 MeV

46. Isotop-isotop radioaktif ringan (NA = 20) yangmempunyai perbandingan neutron-proton lebih besardari satu akan mencapai stabil dengan cara ….A. pancaran alfaB. penangkapan elektronC. pancaran betaD. pancaran positronE. pancaran gamma

47. Batang karbon di dalam reaktor nuklir berfungsisebagai ….A. mengubah neutron yang bergerak cepat menjadi

neutron termalB. bereaksi dengan 235U untuk menghasilkan energiC. menyediakan deuterium untuk reaksi fisi dengan

235UD. melangsungkan pembakaran untuk memicu reaksi

fisiE. menyediakan partikel alfa

48. Contoh reaksi fisi adalah …

A. ⎯⎯→ γ98 1 9942 0 42Mo + n Mo+

B. 238 4 240 192 2 94 0U + He Pu+2 n⎯⎯→

C. 3 3 4 1 12 2 2 1 1He + He He+ H+ H⎯⎯→

D. 14 4 17 17 2 8 1N + He O+ H⎯⎯→

E. 235 1 139 94 192 0 56 36 0U + n Ba+ Kr+3 n⎯⎯→

49. Isotop-isotop radioaktif ringan (nomor atom 20) yangmempunyai perbandingan neutron-proton lebih besardari satu akan mencapai stabil dengan cara ….A. pancaran alfaB. penangkapan elektronC. pancaran betaD. pancaran positronE. pancaran gamma

50. Berdasarkan perbandingan neutron-proton untuk isotopringan (nomor atom 20) maka isotop yang palingstabil adalah ….A. 11

6 C D. 3719 K

B. 157 N E. 40

20 Ca

C. 158O


B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. Suatu larutan dibuat dengan mencampurkan 50 g

glukosa dengan 600 air. Berapa tekanan uap larutan inipada 25°C? (Pada suhu 25°C tekanan uap air murniadalah 0,03 atm).

2. Hitung penurunan titik beku dan tekanan osmosis pada25°C larutan 1,0 g L–1 protein (Mr = 90.000), jikakerapatan larutan 1,0 g cm–3.

3. Tubuh kita mengubah karbohidrat, lemak, dan proteinke dalam bentuk gula sederhana, seperti glukosa(C6H12O6) melalui pembakaran menjadi CO2 dan H2O.Tunjukkan bahwa pembakaran gula adalah reaksi redoks.

4. Setarakan persamaan reaksi redoks berikut, dantentukan zat pereduksi serta pengoksidasinya.a. H2S(g) + NO3

– ⎯⎯→ NO2(g) + S8(s)(asam)b. MnO4

– + I– ⎯⎯→ MnO2(s) + IO3– (basa)

c. H2O2( )+MnO4– ⎯⎯→ O2(g) + MnO2(s)(basa)

d. Hg22+ + H2S(g) ⎯⎯→ Hg(g) + S8(s) (asam)

5. Pada keadaan tertentu, elektrolisis larutan AgNO3mendepositkan 1,0 g logam perak. Pada keadaan yang sama,berapa gram I2 yang dihasilkan dari elektrolisis larutan NaI?

6. Ksenon tetrafluorida adalah padatan yang tidakberwarna. Tuliskan struktur Lewis untuk molekul XeF4.Apa nama hibrida dari atom ksenon dalam senyawaini? Bagaimana geometri menurut ramalan VSEPRuntuk molekul ini?

7. Barium sulfat diberikan secara oral untuk memperolehfotografis perut dengan sinar-X. Barium karbonatmerupakan senyawa yang tidak larut dalam air.Mengapa karbonat tidak dapat dipakai dalam mediayang mengandung sulfat?

8. Nyatakan jenis hibridisasi apa yang terdapat pada atompusat dalam senyawa kompleks berikut.a. [Zn(NH3)4]2+

b. [Cu(NH3)4]2+

c. [Fe(CN)6]3–

d. [FeP6]3–

9. Rutherford dapat melangsungkan reaksi transformasiinti pertama dengan memborbardir inti nitrogen–14dengan partikel alfa. Namun demikian, dalampercobaan hamburan partikel alfa oleh lempeng tipisemas reaksi transformasi inti tidak terjadi. Apakah adaperbedaan antara kedua percobaan ini? Apa yangdiperlukan agar reaksi transformasi inti yang melibatkaninti emas dan partikel alfa terjadi?

10. Manakah yang lebih baik dengan membuang bahanradioaktif ke lingkungan, radionuklida Sr atauradionuklida Xe? Dengan asumsi jumlah radioaktifsama. Jelaskan jawaban Anda berdasarkan pada sifat-sifat kimia Sr danXe.

Senyawa Organik

Pada abad ke-18 diketahui senyawa hidrokarbon hanya dapatdiperoleh dari makhluk hidup sehingga senyawa hidrokarbon disebutsenyawa organik. Di Kelas X Anda telah belajar sifat khas atom karbonyang dapat berikatan dengan atom karbon dan atom-atom lain selainatom hidrogen. Sifat inilah yang menjadikan senyawa karbon melimpahdi alam dengan berbagai sifat fisika dan sifat kimia. Senyawa hidrokarbonmemiliki sifat tertentu akibat adanya atom selain atom karbon danhidrogen di dalamnya. Atom-atom tersebut dinamakan gugus fungsionalsenya a hidrokarbon.

Gugus fungsional pada senyawa hidrokarbon tersebut berperanpenting dalam kereaktifannya terhadap senyawa atau atom lain. Olehkarena itu, para Kimiawan banyak mensintesis senyawa hidrokarbon yangmengandung gugus fungsi berbeda-beda untuk dimanfaatkan dalamberbagai aplikasi. Kosmetik untuk wanita, cuka yang digunakan padamakanan, dan pengawet bahan biologis merupakan contoh aplikasi zatyang mengandung senyawa hidrokarbon dengan gugus fungsi yangberbeda. Apa sajakah gugus fungsi senyawa hidrokarbon tersebut? Andadapat menemukan jawabannya setelah mempelajari bab ini.

A. Gugus FungsionalSenyawa Karbon

B. HaloalkanaC. Alkohol dan EterD. Aldehid dan KetonE. Asam Karboksilat

dan EsterF. Senyawa Karbon

MengandungNitrogen

memahami senyawa organik dan reaksinya, benzena dan turunannya, danmakromolekul


mendeskripsikan struktur, cara penulisan, tata nama, sifat, kegunaan, danidentifikasi senyawa karbon (haloalkana, alkanol, alkoksi alkana, alkanal, alkanon,asam alkanoat, dan alkil alkanoat)


153

Proses pengisian bahan kertas oleh bahan yang mengandung senyawa organik(hidrokarbon dengan gugus karbonil), di pabrik kertas, Swiss.

Sumber: www.paperhistory.org

Bab

6


A. Gugus Fungsional Senyawa KarbonAtom karbon, di samping memiliki kemampuan berikatan dengan

atom karbon lain, juga dapat berikatan dengan atom unsur-unsur lain.Dalam hidrokarbon, atom karbon dapat berikatan dengan atom hidrogenmembentuk senyawa hidrokarbon. Selain itu, atom karbon dapat jugaberikatan dengan atom-atom lain, seperti oksigen, nitrogen, fosfor,belerang, dan halogen.

Atom atau gugus atom yang terikat pada senyawa hidrokarbon dapatmenentukan sifat-sifat senyawa karbon. Atom atau gugus karbon tersebutlebih reaktif dari yang lainnya, dinamakan gugus fungsi. Dengan kata lain,gugus fungsi adalah bagian reaktif dari senya a karbon yang menentukansifat fisika dan kimia senya a karbon.

Jika atom halogen (F, Cl, Br, I) terikat pada senyawa hidrokarbonmaka senyawa yang terbentuk akan memiliki sifat-sifat fisika dan kimiayang ditentukan oleh gugus tersebut. Perhatikan Tabel 6.1.

XOHO

C H

O

C

O

C OH

O

C O

O

N H

H

Gugus Fungsi Rumus umum NamaR–X

R–OHR–O–R'

R–CHO

R–CO–R'

R–COOH

R–COO–R'

RNH2

HaloalkanaAlkohol

Eter

Aldehid

Keton

Asam karboksilat

Ester

Amina

Tabel 6.1 Gugus Fungsional Senyawa Karbon

1. Apakah yang dimaksud dengan senyawa hidrokarbon?2. Atom karbon memiliki sifat khas . Apakah maksud dari pernyataan tersebut?3. Apa yang dimaksud dengan senyawa turunan hidrokarbon?

Tes Kompetensi Awal

Tabel tersebut menunjukkan beberapa gugus fungsi, rumus umumdengan R yang menyatakan residu dari hidrokarbon, dan nama kelompoksenyawa karbon yang dibentuknya. Selain menentukan tata nama senyawakarbon secara bersistem (IUPAC), gugus fungsi juga menentukan sifatfisika dan sifat kimia senyawa bersangkutan.

Kata Kunci• Hidrokarbon• Gugus fungsi

155Senyawa Organik

Berbagai reaksi kimia senyawa karbon ditentukan oleh gugus fungsi.Sebagian besar reaksi senyawa karbon merupakan perubahan gugus fungsimenjadi gugus fungsi lain. Dengan demikian, gugus fungsi memiliki peranpenting dalam mempelajari senyawa karbon dan reaksi senyawa karbon.

B. HaloalkanaHaloalkana adalah senya a karbon yang mengandung halogen.

Haloalkana memiliki rumus umum:

CnH2n+1X

X adalah atom halogen (F, Cl, Br, I). Dengan kata lain, haloalkanaadalah senyawa karbon turunan alkana yang atom H-nya diganti olehatom halogen.

1. Tata Nama HaloalkanaTatanama senyawa haloalkana diawali dengan kata fluoro, kloro,

bromo, atau iodo dan diikuti nama alkana yang mengikatnya.

Contoh:CH3–CH2–I MonoiodoetanaCH3–CH2–CH2–CH2Cl MonoklorobutanaCH2Br–CH2Br 1,2–dibromoetanaCHCl3 Triklorometana (kloroform)CCl4 Tetraklorometana (karbon tetraklorida)

2. Isomer HaloalkanaIsomer adalah senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama,

tetapi susunan atom-atomnya berbeda. Ada beberapa macam isomer,seperti isomer posisi, isomer struktur, isomer fungsional, dan isomer cis-trans.

Berdasarkan fakta, haloalkana memiliki isomer posisi dan isomerstruktural. Perhatikan struktur haloalkana berikut.

H3CH2C

H2C Cl H3C

HC CH3

Cl 1-kloropropana 2-kloropropana


1. Mengapa gugus fungsi memiliki peran penting dalammempelajari senyawa karbon dan reaksi senyawakarbon? Jelaskan.


2. Sifat-sifat apa sajakah yang dapat dijelaskan melaluigugus fungsi? Jelaskan.

Cari tahu oleh Anda sifat dari senyawa kloroform. Mengapa kloroform bersifat membius?

Kegiatan Inkuiri

Kata Kunci• Haloalkana• Isomer posisi• Isomer struktur• Isomer fungsional• Isomer cis-trans


Kedua senyawa itu memiliki rumus molekul sama, yakni C3H7Cl, tetapiposisi atom klorin berbeda. Pada 1–kloropropana terikat pada atom karbonnomor 1, sedangkan pada 2–kloropropana terikat pada atom karbon nomor2. Kedua senyawa ini dikatakan berisomer satu sama lain, yaitu isomer posisi.

Isomer struktur menyatakan perbedaan struktur dari senyawahaloalkana yang memiliki rumus molekul sama. Perhatikan strukturmolekul berikut dengan rumus molekul sama, yakni C4H9Cl.

H3CH2C

H2C

H2C Cl H3C C CH3

Cl

CH3

H3CH2C

HC CH3

Cl1-klorobutana 2-kloro-2-metilpropana 2-klorobutana

Ketiga senyawa itu tergolong halobutana, tetapi berbeda strukturnya. Olehkarena itu, ketiga senyawa tersebut berisomer struktur (senyawa denganrumus molekul sama, tetapi berbeda struktur molekulnya). Disamping itu,1–klorobutana dan 2–klorobutana berisomer posisi

3. Sifat HaloalkanaSenyawa klorometana dan kloroetana berwujud gas pada suhu kamar

dan tekanan normal. Haloalkana yang lebih tinggi berupa cairan mudahmenguap. Titik didih isomer haloalkana berubah sesuai urutan berikut:primer sekunder tersier, seperti ditunjukkan pada tabel berikut.

Energi ikatan rata-rata (dalam kJ mol–1): C–F = 485; C–Cl = 339;C–Br = 284; C–I = 213. Hal ini menunjukkan bahwa senyawa iodoalkanapaling reaktif untuk gugus alkil yang sama. Ikatan C–F adalah palingkuat sehingga senyawa fluoroalkana relatif stabil dan banyak digunakansebagai gas propelan dalam bentuk aerosol.

Haloalkana dapat dihidrolisis menjadi alkohol yang bersesuaian jikadiolah dengan basa alkali berair. Persamaan reaksinya:

C2H5Br + NaOH(berair) Refluks⎯⎯⎯→ C2H5OH + NaBrEtanol cair dapat digunakan sebagai pelarut untuk haloalkana.Atom halogen pada haloalkana dapat diganti oleh gugus siano

(–CN) dengan cara pemanasan. Contohnya, bromopropana dicampurkandengan kalium sianida dalam alkohol cair akan membentuk propanonitrildan kalium bromida. Persamaan reaksinya:

C2H5Br + KCN Refluks alkohol⎯⎯⎯⎯⎯→ C2H5CN + KBr

Tabel 6.2 Titik Didih Senyawa Haloalkana

1–kloropropana2–kloropropana1–klorobutana2–klorobutana1–kloro–2–metil propana2–kloro–2–metil propana

Senyawa Titik Didih (°C)46

34,877686951

Sumber: Kimia Lengkap SPPM, 1985

Refluks adalah teknik mendidihkancairan dalam wadah labu distilasiyang disambung dengan alatpengembun (kondensor refluks)sehingga cairan terus-meneruskembali ke dalam wadah.

Refluks is technique to boil someliquid in the distillation flask which isconnented with condensor apparatusso that the liquid will be runningback into the flask.

NoteCatatan

157Senyawa Organik

Jika haloalkana dipanaskan dalam larutan amonia beralkohol dalamwadah tertutup akan dihasilkan amina. Persamaan reaksinya:

C2H5Br + 2HN3Δ⎯⎯→ C2H5NH2 + HBr

Etilamina

4. Pembuatan dan Kegunaan Senyawa HaloalkanaSenyawa haloalkana tidak dapat dibuat langsung dari alkana melalui

reaksi substitusi sebab hasilnya selalu campuran haloalkana, sepertiditunjukkan pada reaksi berikut.

4CH4 + 5Cl2⎯⎯→ CH3Cl + CH2Cl2 + CHCl3 + CCl4 + 5H2

Untuk membuat haloalkana tunggal bergantung pada senyawahaloalkana yang akan diproduksi. Reaksinya tidak melalui reaksisubstitusi, tetapi melalui beberapa tahap reaksi.

a. Pembuatan Haloform (CHX3)Jika etanol direaksikan dengan X2 (Cl2 atau I2) dalam suasana basa

(NaOH), mula-mula etanol dioksidasi menjadi etanal (aldehid).Kemudian, bereaksi dengan X2 membentuk trihaloetanal (CX3–COH).Dalam suasana basa, trihaloetanal berubah menjadi haloform. Tahap-tahapreaksinya sebagai berikut.

1) CH3CH2–OH+ Cl2 ⎯⎯→ H3C CO

H + 2HCl

2) H3C CO

H + 3Cl2 ⎯⎯→ Cl3C CO

H + 3HCl

3) Cl3C CO

H + NaOH ⎯⎯→ H CO

ONa + HCCl3

Senyawa karbon yang dapat dibuat menjadi senyawa haloalkanaadalah senyawa yang memiliki gugus metil terikat pada atom C yangberikatan dengan atom oksigen. Rumus umumnya:

R CCH3

OH

Contohnya, etanol, etanal, aseton, dan senyawa yang sejenis.Jika alkana direaksikan dengan halogen pada suhu tinggi atau adanya

cahaya ultraviolet, akan terbentuk campuran alkilhalida.3CH4 + 6Cl2

ν⎯⎯→h CH3Cl + CH2Cl2 + CHCl3 + 6HClReaksi antara CH4 dan Cl2 memiliki sifat-sifat khas sebagai berikut.

1) Reaksi tidak terjadi dalam keadaan gelap atau pada suhu rendah.2) Reaksi terjadi jika ada cahaya ultraviolet atau pada suhu di atas 250°C.3) Sekali reaksi dimulai, reaksi akan terus berlangsung hingga pereaksi

habis atau cahaya ultraviolet dihilangkan.

Diskusikan dengan teman sekelas Anda, apakah yang terjadi jika di lingkungan yangterik matahari terdapat gas klorin dan gas alam?

Kegiatan Inkuiri

Pergantian atom atau gugus olehatom atau gugus lain dinamakanreaksi substitusi.

Replacement of an atom or a groupby anothers called substitutionreaction.

NoteCatatan


Hasil reaksi meliputi CH2Cl2 (diklorometana), CHCl3 (kloroform), CCl4(karbon tetraklorida), CH3Cl (klorometana), dan C2H6. Fakta inimengisyaratkan adanya mekanisme reaksi berantai yang melibatkan tigaproses, yaitu pemicu rantai, perambatan rantai, dan pengakhiran rantai.1) Pemicu Rantai

Molekul Cl2 dapat dipecah menjadi sepasang atom klor denganmenyerap energi dari cahaya ultraviolet atau kalor.

Cl2 + energi ⎯⎯→ 2Cl• ΔH°= 243,4 kJ mol–1

Atom klor yang dihasilkan pada reaksi ini adalah radikal bebas sebabmengandung satu elektron tidak berpasangan.2) Perambatan Rantai

Radikal bebas seperti atom Cl• sangat reaktif. Atom Cl• dapatmengeluarkan atom hidrogen dari CH4 membentuk HCl dan radikal CH3•.Radikal CH3• selanjutnya mengeluarkan atom klor dari molekul Cl2membentuk CH3Cl dan radikal Cl• yang baru.

CH4 + Cl• ⎯⎯→ CH3• + HCl ΔH°= –16 kJ mol–1 CH4

CH3• + Cl2 ⎯⎯→ CH3Cl + Cl• ΔH°= –87 kJ mol–1 CH3ClOleh karena atom Cl• juga dibangkitkan pada tahap kedua maka

setiap atom Cl• yang bereaksi pada tahap pertama reaksi akanberkesinambungan (berantai). Reaksi berantai ini terjadi sampai denganradikal yang terlibat dalam tahap perambatan rantai dihancurkan.

3) Pengakhiran RantaiRadikal yang mempertahankan reaksi terus berlangsung suatu ketika

dapat bergabung antarsesamanya dalam tahap pengakhiran rantai.Pengakhiran rantai dapat terjadi dalam tahap berikut.

2Cl• ⎯⎯→ Cl2 ΔH°= –243,4 kJ mol–1 Cl2CH3• + Cl• ⎯⎯→ CH3Cl ΔH°= –330,0 kJ mol–1 CH3Cl2CH3• ⎯⎯→ CH3CH3 ΔH°= –350,0 kJ mol–1 CH3CH3

Tahap akhir dapat terjadi dengan cara dinetralkan oleh dinding reaktor.

b. Kegunaan Kloroform (CHCl3)Kloroform merupakan senyawa karbon berwujud cair yang mudah

menguap pada suhu kamar dan berbau khas. Kloroform tidak larut dalamair, tetapi larut dalam alkohol atau eter. Kloroform biasa digunakan untukobat bius (anestetika) dan sebagai pelarut untuk lemak, lilin, dan minyak.

Namun demikian, efek samping dari kloroform dapat merusak hatisehingga jarang dipakai sebagai obat bius, kecuali untuk penelitian dilaboratorium. Haloalkana yang sering dipakai sebagai obat bius adalah2–bromo–2–kloro–1,1,1–trifluoroetana.

c. Kegunaan Iodoform (CHI3) dan Tetraklorokarbon (CCl4)Iodoform berwujud padat pada suhu kamar, berwarna kuning, dan

mempunyai bau yang khas. Iodoform sering digunakan sebagai antiseptik.

Diskusikan dalam kelas, mengapa radikal bebas sangat reaktif? Hubungkan dengankonfigurasi elektronnya.

Kegiatan Inkuiri

Kata Kunci• Reaksi berantai• Radikal bebas

159Senyawa Organik


1. Tuliskan rumus struktur dan tata nama dari semuasenyawa yang memiliki rumus molekul C4H9Br2.

2. Tuliskan reaksi yang terjadi jika 1,2–dibromoetanadireaksikan dengan kalium hidroksida berair dalamkeadaan panas. Apakah nama senyawanya?


3. Tuliskan reaksi hidrolisis dari 1–klorobutana.Apakah nama senyawanya?

Karbon tetraklorida merupakan zat cair yang tidak berwarna denganmassa jenis lebih besar dari air. Uap CCl4 tidak terbakar sehingga seringdigunakan sebagai pemadam kebakaran. Selain itu, juga digunakansebagai pelarut untuk lemak dan minyak.

d. Kegunaan Kloroetana (C2H5Cl) dan Fluorokarbon (CF2Cl2)Kloroetana banyak digunakan untuk pembuatan tetraetil timbal yang

ditambahkan ke dalam bensin untuk memperbaiki bilangan oktan.4CH3CH2Cl + 4Na + 4Pb ⎯⎯→ (CH3CH2)4Pb + 4NaCl + 3Pb

Fluorokarbon merupakan senyawa karbon yang mudah menguap, tidakberacun, tidak mudah terbakar, dan tidak berbau, terutama senyawa freon–12 (CF2Cl2). Freon–12 digunakan secara luas sebagai pendingin dansebagai gas propelan dalam aerosol. Jenis fluorokarbon yang paling banyakdipakai adalah CCl3F dan CF2Cl2.

C. Alkohol dan EterAlkohol dan eter adalah senya a karbon yang mengandung atom oksigen

berikatan tunggal. Kedudukan atom oksigen di dalam alkohol dan eterserupa dengan kedudukan atom oksigen dalam molekul air.

Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa struktur alkohol samadengan struktur air. Satu atom H pada air merupakan residu hidrokarbon(gugus alkil) pada alkohol. Struktur eter dikatakan sama dengan strukturair. Kedua atom H pada air merupakan gugus alkil pada eter.

OH H

OR H

OR R

Air Alkohol Eter

1 Alkohol (R-OH)Berdasarkan posisi atom karbon yang mengikat gugus hidroksil dalam

senyawa alkohol maka alkohol dikelompokkan ke dalam tiga golongan,yaitu sebagai berikut.

Diskusikan dalam kelas, mengapa CCl4 tidak dapat terbakar seperti halnya CO2?Hubungkan dengan biloks atom C yang tertinggi.

Kegiatan Inkuiri


a. Alkohol primer (1°) adalah suatu alkohol dengan gugus hidroksil(–OH) terikat pada atom karbon primer. Atom karbon primer adalahatom karbon yang mengikat satu atom karbon lain.

b. Alkohol sekunder (2°) adalah alkohol dengan gugus hidroksil(–OH) terikat pada atom karbon sekunder. Atom karbon sekunderadalah atom karbon yang mengikat dua atom karbon lain.

c. Alkohol tersier (3°) adalah alkohol dengan gugus hidroksil (–OH)terikat pada atom karbon tersier. Atom karbon tersier adalah atomkarbon yang mengikat tiga atom karbon lain.

a. Tata Nama AlkoholAda dua cara penataan nama alkohol, yaitu cara trivial dan cara

IUPAC. Pada cara trivial, alkohol disebut alkil alkohol sehingga dalampemberian nama alkohol selalu diawali dengan nama alkil diikuti kataalkohol. Pada cara IUPAC, nama alkohol diturunkan dari nama alkana,dengan akhiran –a diganti oleh –ol. Contohnya:

CH3–CH2–OHTrivial: etil alkohol; IUPAC: etanol

Tata nama alkohol menurut IUPAC mirip dengan tata nama alkana.Perbedaannya terletak pada penentuan rantai induk yang terpanjang.Pada alkohol, rantai induk terpanjang harus mencakup gugus hidroksildengan nomor urut untuk gugus hidroksil terkecil. Contoh:

H3C CH2 CH2 CH CH3

OH

2-pentanol bukan 4-pentanol

Beberapa contoh penataan nama alkohol menurut trivial dan IUPACdapat dilihat pada Tabel 6.3.

H2C C OH

H

H

R1

1

2

H2C C OH

CH3

H

R

H2C C OH

CH3

CH3

R1

2

3

Kata Kunci• Alkohol primer• Alkohol sekunder• Alkohol tersier• Gugus hidroksil

161Senyawa Organik

Gambar 6.1Berbagai macam minuman yangmengandung alkohol.Jika diminum, akan memabukkansebab bersifat racun yang dapatmengganggu sistem syaraf.

H3C CH2 CH2 OH

H3C CH CH3

OH

H3C CH CH2

OH

CH3

CH CH2 OH

H3C

H3C

H3C C OH

CH3

CH3

CH OHH2C

CH CH2 OHH2C

Rumus Struktur Nama Trivialn–propil alkohol

Isopropil alkohol

sek–butil alkohol

Isobutil alkohol

ter–butil alkohol

Vinil alkohol

Alil alkohol

Tabel 6.3 Beberapa Penataan Nama Alkohol Menurut Trivial dan IUPACNama IUPAC

1–propanol

2–propanol

2–butanol

2–metil–1–propanol

2,2–dimetiletanol

1–etenol

2–propen–1–ol

Sumber: vancouversider.com

b. Isomer pada AlkoholBerdasarkan posisi gugus hidroksil, hampir semua alkohol memiliki

isomer, yang disebut isomer posisi. Isomeri ini memengaruhi sifat-sifatfisika alkohol.

Tata Nama Alkohol

Tentukan nama dari senyawa alkohol berikut.

H3C CH2 CH CH3

CH2

CH2 CH2 CH2 CH CH3

OH

JawabRantai induk adalah rantai terpanjang yang mengandung gugus hidroksil dengannomor atom terkecil, yaitu ada 9 dengan gugus hidroksil pada posisi nomor 2.Pada atom C nomor 7 terdapat gugus metil. Jadi, nama lengkap senyawa itu adalah7–metil–2–nonanol.

Contoh 6.1


Ketiga senyawa pada Contoh 6.2 memiliki rumus molekul sama, yaituC4H10O, tetapi rumus struktur berbeda. Oleh karena rumus struktur berbedamaka ketiga alkohol tersebut berbeda sifat fisika maupun sifat kimianya.

c. Sifat dan Kegunaan AlkoholAlkohol merupakan zat yang memiliki titik didih relatif tinggi

dibandingkan hidrokarbon yang jumlah atom karbonnya sama. Hal inidisebabkan adanya gaya antarmolekul dan adanya ikatan hidrogenantarmolekul alkohol akibat gugus hidroksil yang polar.

Alkohol yang memiliki atom karbon kurang dari lima larut dalamair. Kelarutan ini disebabkan oleh adanya kemiripan struktur antaraalkohol (R–OH) dan air (H–OH). Oleh karena itu, makin panjang rantaikarbon dalam alkohol kelarutan dalam air makin berkurang. Beberapasifat fisika alkohol ditunjukkan pada tabel berikut.

Nama Senyawa Jumlah C

Tabel 6.4 Sifat Fisika Alkohol (Titik Didih dan Kelarutan di Dalam Air)

Titik Didih (°C) Kelarutan (g 100 mL air)pada 20°C

12334444

64,578,397,282,3

117,099,5

107,982,2

larut sempurnalarut sempurnalarut sempurnalarut sempurna

8,312,511,1

larut sempurna

MetanolEtanol

1–propanol2–propanol1–butanol2–butanol

Isobutil alkoholter–butil alkohol

Temukan perbedaan sifat fisika dan sifat kimia dari isomer C4H10O.

Kegiatan Inkuiri

Isomer Posisi pada AlkoholSuatu alkohol memiliki rumus molekul C4H10O. Berapa jumlah isomer posisi yangada dan gambarkan strukturnya.JawabTidak ada rumus yang tepat untuk menentukan jumlah isomer dalam senyawakarbon, melainkan harus digambarkan semua struktur yang mungkin terbentuk.(1) H3C CH2 CH2 CH2 OH (n–butanol)

(2) H3C CH2 CH CH3

OH

(2–butanol)

(3) H3C C CH3

CH3

OH

(2–metil–2–propanol)

Berdasarkan struktur yang dapat digambarkan maka C4H10O memiliki 3 buahisomer posisi.

Gambar 6.2Kegunaan alkohol

Bahan bakar

PelarutPerekat

MinumanKosmetik

Alkohol

Contoh 6.2

Sumber: Kimia Organik Dasar (Sabirin, M), 1993

163Senyawa Organik

1) Metanol (CH3–OH)Metanol dibuat secara besar-besaran melalui distilasi kayu keras

menghasilkan sekitar 225 galon distilat yang mengandung 6% metanol.Saat ini, sekitar 95% metanol diproduksi melalui hidrogenasi CO dengankatalis (ZnO, Cr2O3) dan dipanaskan secara bertingkat dengan tekanantinggi agar terjadi reaksi berikut.

CO(g) + 2H2(g) ⎯⎯→ CH3OH( )

Di industri, metanol digunakan sebagai bahan baku pembuatanformaldehid, sebagai cairan antibeku, dan pelarut, seperti vernish. Padakendaraan bermotor, metanol digunakan untuk bahan bakar mobilformula.2) Etanol (CH3–CH2–OH)

Etanol sudah dikenal dan digunakan sejak dulu, baik sebagai pelarutobat-obatan (tingtur); kosmetika; minuman, seperti bir, anggur, dan whiskey.Etanol dapat dibuat melalui teknik fermentasi, yaitu proses perubahansenyawa golongan polisakarida, seperti pati dihancurkan menjadi bentukyang lebih sederhana dengan bantuan enzim (ragi).

Produksi alkohol dari pati (jagung, beras, dan gandum) pertama-tama melibatkan pengubahan pati secara enzimatik menjadi glukosa.Selanjutnya, diubah menjadi alkohol dengan bantuan zymase, yaknienzim yang diproduksi oleh jamur hidup.

(C6H10O5)x + xH2O ⎯⎯→ xC6H12O6 Pati Glukosa

C6H12O6 ⎯⎯→ 2C2H5OH + 2CO2 Glukosa etanol

Di industri etanol dibuat dengan dua cara, yaitu (1) fermentasi black-strap molasses dan (2) penambahan air terhadap etena secara tidaklangsung, seperti persamaan reaksi berikut.

CH2=CH2 + H2SO4 ⎯⎯→ CH3CH2HSO4

CH3CH2HSO4 + H2O ⎯⎯→ CH3CH2OH+ H2SO4

Isopropil alkohol adalah obat gosok yang umum digunakan. Adapunlarutan 70% isopropil alkohol dalam air digunakan untuk sterililisasikarena dapat membunuh bakteri.

Kata Kunci• Ikatan hidrogen• Hidrogenasi

Alkohol merupakan senyawa yang mudah terbakar. Mungkinkah alkohol digunakansebagai bahan bakar bioalkohol pengganti minyak bumi? Jika mungkin, kemukakankelebihan dan kekurangannya sebagai bahan bakar.

Kegiatan Inkuiri

3) PolialkoholSenyawa alkohol yang mengandung dua atau lebih gugus hidroksil

digolongkan sebagai poliol dan diberi nama dengan –diol, –triol, danseterusnya. Glikol adalah nama trivial untuk 1,2–diol. Etilen glikolmerupakan hasil industri yang digunakan sebagai zat antibeku, dan dibuatsecara komersial dari etena. Rumus kimianya:


HO CH2 CH2 OHIUPAC:1,2-etanadiol; trivial: etilen glikol

Trihidroksi alkohol yang penting adalah gliserol, yaitu suatu turunanpropana. Rumus kimianya:

CHH2C CH2

OHOHOH1,2,3-trihidroksipropana atau gliserol

Gliserol sebagai hasil samping pada pembuatan sabun dari lemak dannatrium hidroksida cair.

d. Identifikasi dan Sintesis Alkohol

Suatu larutan ZnCl2 dalam HCl pekat dikenal sebagai pereaksi ucas.Pereaksi ini digunakan untuk membedakan alkohol primer, sekunder,dan tersier. Pada suhu kamar, alkohol tersier bereaksi sangat cepatmembentuk alkil klorida. Alkohol sekunder bereaksi dalam waktubeberapa menit. Alkohol primer bereaksi jika dipanaskan.

Selain pereaksi Lucas, pereaksi tionil klorida (SOCl2) dapat jugadigunakan untuk identifikasi alkohol. Alkohol dan tionil klorida bereaksimembentuk alkil klorosulfit yang kurang stabil sebab mudah berubahmenjadi alkil klorida dan gas SO2 dengan pemanasan.

ROH + SOCl2HCl−⎯⎯⎯→ ROSOCl ⎯⎯→ RCl + SO2

Dengan H2SO4, alkohol dapat mengalami dehidrasi menjadi alkena.Dehidrasi artinya pelepasan molekul air. Alkohol tersier terdehidrasi lebihcepat, dan alkohol primer terdehidrasi paling lambat untuk jumlah atomkarbon yang sama.

(CH3)3–COH + H2SO460°⎯⎯⎯→ (CH3)2C=CH2 + H2O

(CH3)2–COH + H2SO4100°⎯⎯⎯→ CH3–CH=CH2 + H2O

CH3–CH2–COH + H2SO4180°⎯⎯⎯→ CH3–CH=CH2 + H2O

Alkohol dapat dioksidasi menjadi senyawa yang mengandung guguskarbonil, seperti aldehid, keton, dan asam karboksilat. Alkohol primerdioksidasi membentuk aldehid, dan jika dioksidasi lebih lanjut menjadiasam karboksilat.

Gambar 6.3Berbagai macam produk komersial

yang mengandung alkohol. Radiatorcoolant mengandung etilen glikol.

Gambar 6.4Substitusi gugus hidroksi (–OH) oleh

atom klor (–Cl) membentukhaloalkana , etil klorida.

Etanol + HCl ZnCl2⎯⎯⎯→ etil klorida.


C2H5Cl


Etanol

HCl

165Senyawa Organik

Alkohol sekunder dioksidasi menjadi suatu keton, sedangkan alkoholtersier tidak dapat dioksidasi. Secara umum reaksi oksidasi alkohol dapatdituliskan sebagai berikut.

R CH2 OH Oksidator⎯⎯⎯⎯→ CHO

R Oksidator⎯⎯⎯⎯→ R C OHO

Alkohol (1°) Aldehid Asam karboksilat

OHHCH3C

H3COksidator⎯⎯⎯⎯→ OC

H3C

H3C

Alkohol (2°) keton

Oksidator yang dapat digunakan adalah asam kromat (H2CrO3) dankromat anhidrida (CrO3). Jika yang ingin diproduksi aldehid makagunakan oksidator khusus seperti campuran piridin dan kromat anhidridadengan rasio 2:1 dalam pelarut nonpolar.

Oleh karena alkohol dapat dioksidasi menjadi senyawa karbonil makaalkohol dapat disintesis dari senyawa karbonil melalui reaksi reduksi(kebalikan oksidasi). Reduksi senyawa karbonil melalui hidrogenasikatalisis atau dengan hidrida logam akan menghasilkan alkohol primer,sedangkan keton akan menghasilkan alkohol sekunder. Alkohol tersiertidak dapat dibuat dengan cara ini.

Selain dengan cara reduksi, alkohol disintesis dengan pereaksirignard, baik untuk alkohol primer, sekunder, maupun tersier. Kelebihan

reaksi Grignard, selain dapat menghasilkan alkohol tersier juga dapatdigunakan untuk memperpanjang rantai hidrokarbonnya.

Gambar 6.5(a) Oksidasi alkohol primer menjadi

aldehid.(b) Alkohol tersier tidak dapat

dioksidasi

R-CH2OH + KMnO4 → R-CHO

(a) (b)

Keton Alkohol (2°)

Aldehid Alkohol (1°)

R3–COH + KMnO4 →Alkohol (1°) Aldehid Alkohol (3°)


KMnO4 KMnO4

R C H

O

R C H

OH

H

R CR'

O

R C H

OH

R

Kata Kunci• Pereaksi Lucas• Pereaksi tionil klorida• Pereaksi Grignard

4

2

1) LiAIH 2) H O ⎯⎯⎯⎯→

4+

2

1) NaBH 2) H O;H

⎯⎯⎯⎯→


CH3 ⎯ O ⎯ CH3

CH3 ⎯ O ⎯ CH2 ⎯ CH3

CH3 ⎯ CH2 ⎯ O ⎯ CH2 ⎯ CH3

CH3 ⎯ CH ⎯ CH2 ⎯ CH2 ⎯ CH3

O CH2 ⎯ CH3

⎯ O ⎯ CH2 ⎯ CH2 ⎯ CH3

Rumus Struktur Nama Trivial Nama IUPACDimetil eter

Etil metil eterDietil eter

Isopentil etil eter

Fenil propil eter

Metoksi metanaMetoksi etanaEtoksi etena

2-etoksi pentana

Fenoksi propana

Tabel 6.5 Penataan Nama Eter Menurut Trivial dan IUPAC

Dengan pereaksi Grignard, alkohol primer dapat dibuat dari formaldehiddan etilen oksida, alkohol sekunder dibuat dari aldehid dan metil format, danalkohol tersier dibuat dari keton dan ester.

2. Eter (R–O–R')Eter adalah senyawa yang memiliki dua residu hidrokarbon yang dapat

sama atau berbeda, seperti ditunjukkan berikut ini.CH3 ⎯ O ⎯ CH3

CH3 ⎯ O ⎯ CH2 ⎯ CH3CH3 ⎯ CH2 ⎯ O ⎯ CH2 ⎯ CH3

Berdasarkan ketiga contoh tersebut maka dapat ditarik kesimpulanbahwa rumus umum eter adalah R–O–R'.

a. Tata Nama EterMenurut trivial tata nama eter didasarkan pada nama gugus alkil

atau aril yang terikat pada atom oksigen. Urutan namanya sesuai denganabjad dan diakhiri dengan kata –eter.

Menurut sistem IUPAC, gugus –OR disebut gugus alkoksi sehinggapenataan nama senyawa eter dimulai dengan nama gugus alkoksi diikutioleh nama rantai utamanya. Gugus alkoksi dianggap sebagai cabang yangterikat pada rantai induk. Beberapa contoh penamaan eter dapat dilihatpada tabel berikut.

Kata Kunci• Gugus alkoksi• Interaksi antarmolekul

Aldehid Alkohol (2°)

Keton Alkohol (3°)

Formaldehid Alkohol (1°)

H CH

OR C H

OH

H

R CH

OR C R'

OH

H

R CR'

OR C R'

OH

R

2

1)R Mg X2)H O

− −⎯⎯⎯⎯→

1

+2 2

1)R Mg X2)H O H

− −⎯⎯⎯⎯⎯→

+2 2

1)R Mg X2)H O H

− −⎯⎯⎯⎯⎯→

167Senyawa Organik

b. Isomeri FungsionalSeperti telah diuraikan di atas bahwa eter dan alkohol memiliki

kemiripan dalam strukturnya. Rumus strukturnya adalahR–O–H (alkohol) R–O–R (eter)

Beberapa contoh alkohol dan eter yang memiliki rumus molekul samaditunjukkan pada tabel berikut.

Senyawa eter dapat juga berbentuk siklik. Eter siklik yang beranggotakantiga termasuk golongan epoksida, dan merupakan hasil oksidasi dari alkena.Contoh yang paling sederhana adalah, etilen oksida atau lebih dikenal dengannama oksirana.

Oleh karena itu, nama senyawa epoksida sering diturunkan dari namaalkenanya sebelum dioksidasi menjadi eter, dan diberi akhiran –oksidaatau dengan nama kedua alkil yang terikat pada oksirana dan diberiakhiran –oksirana.

Butilen oksida

Etilen oksida (oksirana)

Berdasarkan Tabel 6.6, alkohol dan eter memiliki rumus molekulsama, tetapi rumus strukturnya berbeda. Jadi, dapat dikatakan bahwaalkohol dan eter berisomeri struktur satu sama lain.

Di samping isomer struktur, eter dan alkohol juga memiliki gugusfungsional berbeda. Oleh sebab itu, dapat dikatakan bahwa eter berisomerifungsional dengan alkohol. Isomer fungsional adalah rumus molekul sama,tetapi gugus fungsi beda.

C2H6OC3H8OC4H10O

Rumus molekulAlkohol Eter

etanolpropanolbutanol

Tabel 6.6 Isomer Fungsional Eter dan Alkohol

CH3CH2OHCH3CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OH

dimetil eteretil metil eter

dietil eter

CH3–O–CH3

CH3CH2OCH3

CH3CH2OCH2CH3

Nama Rumus struktur Nama Rumus struktur

Tata Nama Eter

Sebutkan nama senyawa eter berikut.

JawabGugus sebelah kiri adalah isopropil dan gugus kanan adalah etil. Jadi, penataan namasenyawa itu adalahIUPAC : 2–etoksi isopropanaTrivial : isopropil etil eter

Contoh 6.3

Etil metil eter

Propanol

CH3

CH3HC CH2O

CH3

H2

H3CC

OCH3

H3CC

COH

H2

H2

H2C CH2

O


c. Sifat dan Kegunaan EterTidak seperti alkohol, eter tidak memiliki ikatan hidrogen

antarmolekul sehingga titik didih eter di bawah titik didih alkohol untukjumlah atom karbon yang sama, misalnya etanol dan dimetil eter.

Etanol berisomer dengan dimetil eter (C2H6O), tetapi wujudnyaberbeda. Pada suhu kamar, dimetil eter berwujud gas, sedangkan etanolberwujud cair.

Eter kurang larut di dalam pelarut air dibandingkan alkohol. Hal inidisebabkan eter memiliki kepolaran rendah. Walaupun sesama molekuleter tidak terjadi antaraksi, tetapi eter dapat berantaraksi dengan airdan alkohol. Makin tinggi rantai alkil dalam eter makin kurangkelarutannya di dalam air.

Eter tidak bereaksi dengan hampir semua oksidator maupun reduktor.Demikian juga dalam asam dan basa, eter cenderung stabil, kecuali padasuhu tinggi. Karena itu, eter sering digunakan sebagai pelarut untukreaksi-reaksi organik.

Di samping kegunaannya sebagai anestetik, dietil eter secara luasdipakai sebagai pelarut untuk lemak, lilin, atau zat-zat lain yang kuranglarut dalam air. Divinil eter (CH2=CH–O–CH=CH2) memilikikemampuan anastetik tujuh kali lebih besar daripada dietil eter.

Pada umumnya eter bersifat racun, tetapi jauh lebih aman jikadibandingkan kloroform untuk keperluan obat bius (Gambar 6.6).Penggunaan eter harus hati-hati karena mudah terbakar.

Umumnya eter dibuat dari dehidrasi alkohol. Dietil eter dapat dibuatmelalui pemanasan etanol dengan asam sulfat pekat pada suhu sekitar140°C hingga reaksi dehidrasi sempurna. Perhatikan Gambar 6.7.

Dimetil eterDietil eterOksirana

Nama Titik Didih (°C) Kelarutan (g 100mL)–24,034,513,5

Larut sempurna8,0

Larut sempurna

Tabel 6.7 Sifat Fisika Eter (Titik Didih dan Kelarutan)

Gambar 6.6Sejak zaman dulu, eter digunakan

sebagai zat pembius.

Sumber: Heineman Advanced Science:Chemistry, 2000

Isomer Alkohol dan Eter

Tuliskan isomer yang mungkin dari senyawa dengan rumus molekul C3H8O.JawabBerdasarkan fungsionalnya:CH3–O–CH2–CH3 (dietil eter)Berdasarkan posisi gugus hidroksil:CH3–CH2–CH2–OH (n–propanol)CH3–CH–CH3 (2–propanol)

OHJadi, ada tiga isomer yang mungkin.

Contoh 6.4


169Senyawa Organik


1. Tuliskan rumus struktur dari senyawa alkohol berikut.a. 2,2–dimetilpentanolb. 4–heksen–2–ol

2. Tentukan nama dari senyawa alkohol berikut.

a.

H3C CH2 C CH3

CH2

CH2 CH2 CH3

OH

b.

H3C CH2 C CH3

CH2

CH CH2 CH2 CH3HO

CH3

3. Gambarkan struktur isomer posisi dari alkohol denganrumus molekul C5H12O. Kemudian, tentukan namamasing-masing isomer itu dengan menggunakan


aturan IUPAC dan trivial.4. Jelaskan mengapa alat-alat kedokteran, terutama

untuk operasi harus direndam dalam alkohol.5. Air nira jika disimpan lama atau dipendam dalam

tanah selama lebih dari satu minggu akan berubahmenjadi suatu alkohol (arak). Jelaskan berdasarkanreaksi fermentasi gula.

6. Tuliskan rumus struktur dari senyawa eter berikut.a. 2–metoksi butanab. difenil eterc. dietil oksirana

7. Tuliskan isomer yang mungkin dari senyawa yangmemiliki rumus molekul C4H10O.

8. Mengapa oksirana lebih larut di dalam air daripadadimetil eter, padahal massa molekul relatif keduasenyawa itu tidak berbeda jauh?

9. Mengapa senyawa eter pada umumnya kurang larutdi dalam air, tetapi larut dalam benzen?

10. Tuliskan suatu reaksi pembuatan etil metil eterdengan cara Williamson.

CH3CH2OH + HOCH2CH32 4H SO⎯⎯⎯→ CH3CH2–O–CH2CH3 + H2O

Sintesis eter secara besar-besaran dengan metode illiamson, yaitureaksi antara alkil halida dengan alkoksi atau fenoksi, persamaan reaksinyasecara umum:

RO + R'X ⎯→ R–O–R' + X–

Keterangan:R = Karbon primer; sekunder, dan tersier; atau aril.R' = Karbon primer atau metil.

Gambar 6.7Pembuatan eter dari alkohol


Penangas minyak

140°CEs

Eter

Alkohol

Kata Kunci• Metode Williamson• Dehidrasi


D. Aldehid dan KetonBeberapa senyawa yang memiliki gugus karbonil antara lain aldehid,

keton, asam karboksilat, dan ester. Aldehid adalah salah satu kelompoksenyawa karbonil yang memiliki gugus karbonil yang berikatan denganatom hidrogen pada ujung rantai induknya.

C

O

Gugus karbonil

1. Aldehid (R–COH)Aldehid merupakan salah satu kelompok senyawa karbon yang

memiliki gugus karbonil. Gugus tersebut terletak di ujung rantai karboninduk yang diakhiri dengan atom hidrogen.

R C H

ORumus umum aldehid

Beberapa senyawa aldehid yang umum di antaranya adalah

Berdasarkan contoh tersebut, atom karbon pada gugus karbonildihubungkan dengan satu atom hidrogen dan satu gugus alkil (R) atauaril (Ar), dengan rumus umum R–COH.

a. Tata Nama AldehidAldehid sudah dikenal sejak lama sehingga penataan nama

menggunakan nama trivial sering dipakai. Menurut sistem IUPAC, namaaldehid diturunkan dari nama alkana dengan mengganti akhiran –amenjadi –al. Oleh karena itu, aldehid disebut juga alkanal.

Tata nama pada aldehid sama dengan tata nama pada alkohol, rantaiterpanjang harus mengandung gugus aldehid. Contoh:

Gambar 6.8Gugus aldehid selalu di ujung rantai

hidrokarbon.

Gambar 6.9Proses pelapisan kertas

Senyawa karbonil sering digunakansebagai pelarut dalam bahan perekat.

Ketika bahan perekat diaplikasikan,pelarut menguap meninggalkan

bahan perekat.

Sumber: Heinemann Advance Science:Chemistry, 2000

Carilah informasi tentang metode atau prosedur untuk mengidentifikasi adanya formalindalam suatu material.

Kegiatan Inkuiri

3-metilpentanal

H3CH2C CH

CH3

H2C C

O

H

H3CHC CH2

H2C C

O

HCl

H3CHC CH C

O

H4-kloropentanal 2-butenal

CO

H3C

HH3C

H2C C

O

H

C

O

H

H

IUPAC: MetanalTrivial : Formaldehid

EtanalAsetaldehid

PropanalPropionaldehid

171Senyawa Organik

b. Sifat dan Kegunaan AldehidAldehid disintesis melalui oksidasi alkohol primer. Persamaan reaksi

secara umum adalah sebagai berikut.

R ⎯ CH2 ⎯ OH [ ]⎯⎯→ R C

H

O

Alkohol primer Aldehid

Oksidator yang digunakan adalah oksidator kuat seperti KMnO4,NaIO4, atau K2Cr2O7. Perhatikan Gambar 6.10.

Selain dengan cara oksidasi alkohol primer, sintesis aldehid dapatjuga dilakukan dengan reaksi riedel-craft menggunakan aril halogen dankatalis AlCl3 atau AlBrO3. Disamping itu, dapat juga dilakukan denganpereaksi Grignard (R–Mg–X).

Gugus karbonil pada aldehid menunjukkan gugus yang bersifat polar.Hal ini disebabkan oleh atom oksigen dan karbon mempunyai perbedaankeelektronegatifan cukup besar. Kepolaran gugus karbonil ditunjukkanoleh sifat fisika aldehid, seperti titik didih lebih tinggi (50–80°C)dibandingkan senyawa hidrokarbon dengan masa molekul relatif sama.

Gambar 6.10Oksidasi alkohol primer dengandikromat menghasilkan aldehid.3C2H5OH(aq) + Cr2O7

2–(aq) + 8H+ →8CH3CHO(aq) + 2Cr3+(aq) + 7H2O( )


Etanol +dikromat + asamsulfat

Asetaldehida

SekilasKimia

Sumber: Jendela IPTEK: Kimia, 1997.

Kata Kunci• Gugus karbonil• Reaksi Friedel-craft

Penataan Nama AldehidTuliskan nama senyawa aldehid berikut menurut IUPAC dan trivial.

CH CH2 CH2 C H

O

H3C

H3C

JawabResidu alkil yang mengikat gugus aldehid adalah suatu isopentil. Jadi, penamaanmenurut trivial dan IUPAC adalahTrivial : isopentilaldehidIUPAC: 4–metilpentanal

Contoh 6.5

Baekland lahir di Belgia. Diabermigrasi ke Amerika Serikat,kemudian dia mempelajari reaksifenol dan formaldehida.

Dia membuat plastik pada tahun1907 dengan mereaksikan fenoldengan formaldehida. Produknyadinamakan bakelite. Bahan ini tahanpanas, tetapi kelemahannya adalahwarnanya yang gelap.

Industri radio dan televisimemanfaatkan keuntungan bakelityang mudah dibentuk, termasuksifat-sifatnya yang dapat melindungi.

Leo Baekland(1863–1944)


FormaldehidAsetaldehidPropionaldehidButiraldehidBenzaldehidIsobutiraldehid

Nama Titik Didih (°C) Kelarutan dalam Air (g 100mL)–2120497617864

Larut sempurnaLarut sempurna

167

Kurang larutTidak larut

Tabel 6.8 Sifat Fisika Senyawa Golongan Aldehid

Aldehid dengan berat molekul rendah memiliki bau yang tajam.Misalnya, HCHO (metanal atau formaldehid) dan CH3CHO (etanalatau asetaldehid). Dengan meningkatnya massa molekul aldehid, baunyamenjadi lebih harum. Beberapa aldehid dari hidrokarbon aromatismemiliki bau khas yang menyegarkan.

Formaldehid diperoleh melalui oksidasi metanol. Gas yang terbentukjika dilarutkan ke dalam air sampai 37% dinamakan formalin, dijualsebagai pengawet spesies biologi. Kegunaan utama formaldehid untukindustri plastik dan resin.

Gambar 6.12Oksidasi metanol membentuk

formaldehida.CH3OH + CuO → HCOH + H2O

Gambar 6.11Formalin digunakan untuk pengawet

organ biologis (tidak untukmakanan).


Pembuatan Aldehid

Tuliskan reaksi pembentukan formaldehid dari metanol menggunakan oksidatorKMnO4.Jawab

H C H

OH

H

4KMnO⎯⎯⎯⎯→ H C H

O

Contoh 6.6

Cu Air 50 °C

Metanol



173Senyawa Organik

2. Keton (R–CO–R')Keton tergolong senyawa karbonil karena memiliki gugus fungsional

C=O, dan atom karbon pada gugus karbonil dihubungkan dengan duaresidu alkil (R), dan atau aril (Ar). Beberapa rumus struktur keton diantaranya:

H3C C

O

C2H5 CH3 C

O

CH3 H3C C

O

C6H13

Berdasarkan rumus struktur tersebut dapat disimpulkan bahwasenyawa keton memiliki rumus umum sebagai: RCOR', dengan residualkil (R) atau aril (Ar) dapat sama atau berbeda.

C R'

O

RRumus umum keton

a. Tata Nama KetonSebagaimana halnya aldehid, pada senyawa keton dikenal juga nama

IUPAC dan nama trivial. Penamaan dengan sistem IUPAC diturunkandari nama alkana dengan mengganti akhiran –a dengan –on. Oleh karenaitu, keton secara umum disebut golongan alkanon.

Penomoran rantai karbon induk diberikan kepada atom karbon yangterdekat dengan gugus karbonil. Dengan kata lain, atom karbon padagugus karbonil diambil nomor yang terendahnya.

Penamaan secara trivial, kedua gugus alkil atau aril yang terikatpada gugus karbonil disebutkan lebih dulu menurut alfabet, kemudiandiikuti dengan kata keton. Contoh penamaan senyawa keton terdapatdalam Tabel 6.9.

Gambar 6.13Posisi gugus karbonil pada ketonselalu di antara rantai hidrokarbon.

Guguskarbonil

Gugus alkil

Rumus struktur Trivial IUPAC

Dimetil keton

Etil metil keton

Dietil keton

Sikloheksanon

Propanon

2–butanon

3–pentanon

Sikloheksanon

Tabel 6.9 Penataan Nama pada Keton Menurut Trivial dan IUPAC

H3C C CH3

O

H3C CH2C

O

CH3

H3CH2C C

O

CH2 CH3

O


b. Isomer pada KetonIsomer posisi yang terjadi pada keton disebabkan oleh adanya

perubahan dalam kedudukan gugus karbonil dalam rantai, misalnya:

H3C CH2 CH2 C CH3

O

H3C CH2 C CH2 CH3

O

2-pentanon 3-pentanon

Selain isomer posisi dalam molekul itu sendiri, keton dapat jugaberisomeri fungsional dengan aldehid, misalnya propanal berisomerifungsional dengan propanon.

H2C C H

O

H3CH2C C H

O

H3C Propanal Propanon

c. Reaksi Identifikasi Aldehid dan KetonUntuk mengenal adanya gugus aldehid dan keton dalam suatu

senyawa dapat dilakukan dengan pereaksi , –dinitrofenilhidrazin. Reaksiantara aldehid atau keton dengan pereaksi 2,4–dinitrofenilhidrazinmembentuk suatu endapan dari 2,4–dinitrofenilhidrazon. Persamaanreaksinya:

C OR

H+

NO2

O2NHN NH2 ⎯→ NO2

O2N

HNNH3CHC

Asetaldehid 2,4-dinitrofenilhidrazin Aldehid 2,4-dinitrofenilhidrazon

C

CH3

H3C

O

+

NO2

O2NHN NH2⎯→ NHN NO2

O2N

CH3C

CH3

Aseton 2,4-dinitrofenilhidrazin Aseton 2,4-dinitrofenilhidrazon

Penamaan pada Keton

Berilah nama pada senyawa keton berikut menurut IUPAC dan trivial.

CH3

CH

CH3

CH2 C CH3

O

JawabMenurut IUPAC, tentukan rantai induk terpanjang yang mengandung gugus karbonildengan nomor paling rendah. Jadi, penataan nama menurut IUPAC dan trivial adalahIUPAC: 4–metil–2–pentanon.Trivial: isobutil metil keton

Contoh 6.7

Hasil reaksi adisi H2O pada C3H6, apabiladioksidasi akan membentuk ....A. propanolB. propenolC. propanonD. asam propanoatE. n-propil alkohol

PembahasanReaksi adisi:CH3–CH=CH2 + H2O →

��

��

��⎯⎯→

2–propanol

��

�

��

propanonJadi, hasil akhir adalah propanon. (C)

SPMB 2004

Mahir Menjawab

175Senyawa Organik

Untuk membedakan aldehid dan keton dapat dilakukan dengan caraoksidasi. Aldehid mudah dioksidasi menghasilkan asam karboksilat,sedangkan keton tahan terhadap oksidasi. Dengan oksidator kuat padakondisi tertentu akan terjadi reaksi:

C OR

H

[O]⎯⎯→ C OR

OH(Suatu asam karboksilat)

C OR1

R2

[O]⎯⎯→ Tidak terjadi reaksi

Tes Tollen (larutan AgNO3 dalam amonia berlebih) merupakan metodeyang digunakan untuk membedakan aldehid dan keton di laboratorium.(Gambar 6.14) Prinsip dasarnya adalah kemudahan oksidasi keduagolongan senyawa ini. Perak(I) mudah direduksi menjadi logam perakoleh aldehid, tetapi tidak oleh keton.

Untuk mengujinya, campurkan cuplikan dengan pereaksi Tollen padatabung reaksi bersih. Jika senyawa adalah aldehid maka setelah beberapamenit logam perak akan menempel pada bagian dalam tabung sebagaipelapis yang reflektif (reaksi yang digunakan untuk membuat cermin),sedangkan keton tidak terjadi reaksi.

Cara lain untuk membedakan aldehid dan keton adalah denganpereaksi ehling (larutan Cu2+ dalam Basa kuat seperti KOH). Aldehiddapat mereduksi larutan Fehling membentuk endapan merah Cu2O,sedangkan keton tidak terjadi reaksi. Perhatikan Gambar 6.15.

Gambar 6.15Pereaksi Fehling akan memberikanendapan berwarna merah bata.

Sumber: Heinemann Advanced Science:Chemistry, 2000

C OR

H

+ 2CuO ⎯⎯→ C OR

OH

+ Cu2O

Aldehid Asam karboksilat

Gambar 6.14Tes tollen digunakan untukmembedakan aldehid dan keton. Jikaterbentuk cermin, menunjukkanadanya aldehid.

Kata Kunci• Tes Tollen• Pereaksi Fehling

Sumber: Sougou KagashiAldehid

CuO

Endapan merah bata


d. Sifat, Pembuatan, dan Kegunaan KetonPembuatan keton dapat dilakukan dengan cara oksidasi alkohol

sekunder (seperti yang telah diterangkan pada bagian alkohol).

AsetonMetil etil keton2–pentanon3–pentanon2–heksanon3–heksanon

Nama Rumus Titik Beku (°C) Titik Didih (°C)CH3COCH3

CH3COC2H5

CH3COC3H7

C2H5COC2H5

CH3COC4H9

C2H5COC3H7

– 94– 86– 76– 41– 35

5680102101150124

Tabel 6.10 Sifat Fisika Senyawa Keton

Gambar 6.16Oksidasi alkohol sekunder dengan

dikromat keton.3CH3CH(OH)CH3(aq) + Cr2O7

2–(aq) +8H+ → 3CH3–CO–CH3(aq) + 2Cr3+(aq) +

7H2O( )

Selain dengan cara oksidasi, keton dapat dibuat melalui reaksiFriedel-craft terutama untuk pembuatan aril keton dengan katalisaluminium halida. Persamaan kimianya:

+ C Cl

O

R 3AlCl⎯⎯⎯→ C R

O

Benzena Asil klorida Aril keton

Beberapa sifat senyawa keton yang umum adalah sebagai berikut.a. Keton dengan jumlah atom C rendah (C1 – C5) berwujud cair pada

suhu kamar.b. Oleh karena keton memiliki gugus karbonil yang polar maka senyawa

keton larut dalam pelarut air maupun alkohol. Kelarutan senyawaketon berkurang dengan bertambahnya rantai alkil.

c. Adanya kepolaran menimbulkan antaraksi antarmolekul keton sehinggasenyawa keton umumnya memiliki titik didih relatif tinggi dibandingkandengan senyawa nonpolar yang massa molekulnya relatif sama. Titikdidih beberapa senyawa keton ditunjukkan pada tabel berikut.

Aseton merupakan senyawa keton paling sederhana. Aseton berwujudcair pada suhu kamar dengan bau yang harum. Cairan ini sering digunakansebagai pelarut untuk vernish, pembersih cat kayu, dan pembersih catkuku. Dalam industri, aseton digunakan sebagai bahan baku untukmembuat kloroform.



2 –propanol

Aseton

K2Cr2O7

177Senyawa Organik

E. Asam Karboksilat dan EsterAsam karboksilat mengandung gugus karbonil dan gugus hidroksil.

Walaupun gugus karboksilat merupakan gabungan gugus karbonil dangugus hidroksil, tetapi sifat-sifat gugus tersebut tidak muncul dalam asamkarboksilat karena menjadi satu kesatuan dengan ciri tersendiri. Esteradalah turunan dari asam karboksilat dengan mengganti gugus hidroksiloleh gugus alkoksi dari alkohol.

1. Asam Karboksilat (R–CO–OH)Asam karboksilat memiliki gugus fungsional karboksil (–COOH)

dengan rumus umum:

R C OHO

Rumus umum asam karboksilat

Beberapa contoh asam karboksilat adalah sebagai berikut.

H3C COH

OH3C CH2C

OH

OH3C CH2CH2 C

OH

O

Asam format Asam asetat Asam propionat

Aseton dapat melarutkan lemak. Mungkinkah kotoran berlemak yang menempel padapakaian dapat dibersihkan oleh aseton? Diskusikan dan selidiki dengan teman kelompokAnda.

Kegiatan Inkuiri


1. Tuliskan rumus struktur untuk senyawa aldehidberikut.a. 2–bromo–3–pentunalb. 3–fenilheksanalc. 3,3–dietil–5–oktenal

2. Tuliskan reaksi pembuatan formaldehid dari reduksigas CO dengan gas H2 menggunakan katalis Pt.

3. Si Badrun menyimpan asetaldehid di gelas kimiatidak ditutup. Ketika esok harinya akan digunakanpraktikum, ditemukan semua asetaldehid hilang. SiBadrun menduga dibuang oleh temannya. Apakahdugaan si Badrun cukup beralasan? Terangkan.

4. Tuliskan rumus struktur dari senyawa keton berikut.a. difenil ketonb. etil vinil ketonc. 4–metil–3–heksena–2–on


5. Apakah senyawa dengan rumus molekul C2H4Omemiliki isomer, baik posisi maupun fungsional?Jelaskan.

6. Berapa jumlah isomer yang mungkin dapat dibentukdari senyawa dengan rumus molekul C3H6O?

7. Apakah pereaksi 2,4–dinitrofenilhidrazin dapatdigunakan untuk membedakan aldehid dan keton?Jelaskan.

8. Selain cara pada nomor 7, metode apa lagi yang dapatdigunakan untuk membedakan aldehid dan keton?

9. Gula pasir apabila direaksikan dengan larutan Fehlingakan terbentuk endapan berwarna merah bata,mengapa?


H–COOHCH3–COOHCH3–CH2–COOHCH3–(CH2)2–COOHCH3–(CH2)3–COOHCH3–(CH2)4–COOHCH3–(CH2)5–COOHCH3–(CH2)6–COOHCH3–(CH2)7–COOHCH3–(CH2)8–COOH

Rumus Nama TrivialAsam formatAsat asetat

Asam propionatAsam butiratAsam valeratAsam kaproatAsam enantatAsam kaprilat

Asam pelargonatAsam kaprat

Tabel 6.11 Penataan Nama Asam Karboksilat Menurut Trivial dan IUPACNama IUPACAsam metanoatAsam etanoat

Asam propanoatAsam butanoatAsam pentanoatAsam heksanoatAsam heptanoatAsam oktanoatAsam nonanoatAsam dekanoat

Gambar 6.17Makanan yang mengandung asam

karboksilat.


Kata Kunci• Gugus karboksilat

a. Tata Nama Asam KarboksilatAsam asetat merupakan senyawa pertama yang ditemukan dari

golongan asam karboksilat. Oleh sebab itu, penataan nama asamkarboksilat umumnya diambil dari bahasa Latin berdasarkan namasumbernya di alam.

Asam format (formica, artinya semut) diperoleh melalui distilasi semut,asam asetat (acetum, artinya cuka) dari hasil distilasi cuka, asam butirat(butyrum, kelapa) ditemukan dalam santan kelapa, dan asam kaproat(caper, domba) diperoleh dari lemak domba.

Menurut sistem IUPAC, penataan nama asam karboksilat diturunkandari nama alkana, di mana akhiran -a diganti -oat dan ditambah kataasam sehingga asam karboksilat digolongkan sebagai alkanoat. Beberapanama asam karboksilat ditunjukkan pada Tabel 6.11.

Pemberian nomor atom karbon pada asam karboksilat menurut sistemIUPAC dimulai dari atom karbon gugus karbonil dengan angka 1,2,3,dan seterusnya. Adapun trivial menggunakan huruf unani, seperti α,β, γ dan dimulai dari atom karbon nomor 2 dari sistem IUPAC. Contohpenataan nama asam karboksilat:

H3C CH2 CH2 CH2 C

O

OHAsam pentanoat (asam valerat)

Untuk gugus karboksil yang terikat langsung pada gugus siklik,penataan nama dimulai dari nama senyawa siklik diakhiri dengan namakarboksilat, seperti ditunjukkan berikut ini.

COH

OC

OH

OCH CH2 C

OH

O

H3C

CH3 Asam sikloheksana karboksilat Asam-siklo-2-heksena karboksilat Asam-3-metilbutanoat ( β –metilbutirat)

5 4 3 2 1

γ β α

179Senyawa Organik

Suatu asam karboksilat dapat memiliki dua gugus fungsi CO2H,dikenal sebagai dikarboksilat. Beberapa asam dikarboksilat ditunjukkanpada Tabel 6.12. Senyawa-senyawa tersebut diisolasi dari bahan alam.Asam tartrat misalnya, adalah hasil samping fermentasi anggur; asamsuksinat, asam fumarat, asam malat, dan oksalo asetat adalah zat antaradalam metabolisme karbohidrat di dalam sistem sel.

Beberapa asam trikarboksilat juga dikenal dan berperan penting dalammetabolisme karbohidrat. Contoh senyawa kelompok ini adalah asamsitrat. Rumus strukturnya seperti berikut.

CH2

C

CH2

CO2H

CO2H

CO2H

HO

Asam sitrat

b. Sifat dan Kegunaan Asam KarboksilatDua asam karboksilat paling sederhana adalah asam metanoat dan

asam etanoat, masing-masing memiliki titik didih 101°C dan 118°C.Tingginya titik didih ini disebabkan oleh adanya tarik menarikantarmolekul asam membentuk suatu dimer.

HOOC – COOHHOOC – CH2– COOHHOOC –(CH2)2–COOHcis – HOOC – CH=CH – COOHtrans – HOOC – CH=CH – COOHHOOC – (CH2)4 – COOH

Rumus Struktur Nama Trivial

Asam oksalatAsam malonatAsam suksinatAsam maleatAsam fumaratAsam adipat

Tabel 6.12 Penataan Nama Asam Dikarboksilat (Trivial dan IUPAC)

Asam etanadioatAsam propanadioatAsam butanadioat

Asam cis–butenadioatAsam trans–butenadioat

Asam heksanadioat

Nama IUPAC

SekilasKimia

Vitamin CPrioritas pengembangan

kimia organik pada abad ke–20hanya pada zat yang bersumber darialam. Zat-zat tersebut dinamakanproduk alami, yang pertama kalidigunakan tanpa pengetahuankomposisi kimianya. Seperti vitaminC yang berasal dari buah lemon dansitrus lainnya, baru diketahuistruktur kimianya pada tahun 1933.

Struktur vitamin C adalahsenyawa organik asam karboksilat,yaitu asam askorbat, denganstruktur molekul seperti berikut.

Pada saat struktur kimiavitamin C diketahui, KimiawanOrganik berusaha mensintesissenyawa tersebut. Pada tahun 1933,sintesis vitamin C dapat dilakukansecara lengkap. Sintesis vitamin Cdari glukosa lebih murah daripadamengekstraknya dari sitrus atausumber alami lainnya.

Di seluruh dunia, lebih dari 80juta pon vitamin C disintesis setiaptahunnya. Perbedaan yangdihasilkan dari hasil sintesis dandari bahan alami, seperti jeruk,terletak pada banyaknya zat lainselain vitamin C yang terkandungdalam jeruk. Namun pada dasarnya,keduanya sama.

Sumber: Chemistry (Mc Murry, J and Fay, R),2001

�

� �

�

��

�

��

�

��

�

�

��

�

Penamaan Asam KarboksilatTuliskan nama untuk asam karboksilat berikut.

CH2 CH CH2 CHH3C C

OH

O

CH3CH2

CH3

JawabRantai induk mengandung enam atom karbon atau suatu heksanoat.Pada atom nomor 2 terikat gugus metil, dan pada atom nomor 4 terikat gugus etil. Jadi,nama asam karboksilat tersebut adalahIUPAC : asam 4–etil–2–metilheksanoatTrivial : asam γ–etil–α–metil–kaproat

Contoh 6.8


C

O

OH

H3C C

HO

O

CH3

Struktur dimer dari asam asetat

Ditinjau dari gugus fungsionalnya, asam karboksilat umumnya bersifatpolar, tetapi kepolaran berkurang dengan bertambahnya rantai karbon.Makin panjang rantai atom karbon, makin berkurang kepolarannya,akibatnya kelarutan di dalam air juga berkurang.

Sebagaimana alkohol, empat deret pertama asam karboksilat (format,etanoat, propanoat, dan butanoat) dapat larut baik di dalam air. Asampentanoat dan heksanoat sedikit larut, sedangkan asam karboksilat yangrantai karbonnya lebih panjang tidak larut.

Asam karboksilat juga dapat larut di dalam pelarut yang kurang polar,seperti eter, alkohol, dan benzena. Kelarutan di dalam pelarut kurangpolar ini makin tinggi dengan bertambahnya rantai karbon. Oleh karenaitu, lemak dapat larut di dalam benzena dan eter (lemak adalah esterdari asam karboksilat).

Akibat kepolaran dan struktur dimer dari molekul asam karboksilatmenimbulkan titik didih dan titik beku lebih tinggi dibandingkan alkoholdengan massa molekul yang relatif sama. Titik beku dan titik didih dariasam karboksilat ditunjukkan pada Tabel 6.13.

Senyawa utama asam karboksilat yang dibuat secara besar-besaranadalah asam metanoat, asam etanoat, dan asam propanoat (Gambar6.19). Asam metanoat berwujud cair dan berbau tajam. Asam ini dapatmengakibatkan kulit melepuh, kayu menjadi lapuk, dan besi mudahberkarat. Asam metanoat digunakan untuk peracikan obat (aspirin),menggumpalkan getah karet (lateks), dan membasmi hama.

Asam metanoat atau asam asetat berbau menyengat. Denganbertambahnya panjang rantai, bau asam karboksilat menjadi lebih tidakdisukai. Contohnya, asam butirat ditemukan dalam keringat manusiayang berbau tidak sedap.

Asam asetat (cuka) berwujud cair dan berbau menyengat. Wujudasam asetat murni menyerupai es, disebut sebagai asam asetat glasial.Asam asetat digunakan untuk selulosa, bumbu dapur, penahan warna

Tabel 6.13 Titik Beku dan Titik Didih Asam Karboksilat

FormatAsetat

PropionatButiratValeratKaproatLauratMiristatPalmitatStearat

Senyawa Titik Beku (°C) Titik Didih (°C)8

16,6–22–6

–34–344546370

100,5118141164187205225251269287

Gambar 6.19Kegunaan asam karboksilat

Gambar 6.18Jeruk mengandung asam sitrat dapat

digunakan untuk membersihkankarat pada besi.


Pencelup

Pembasmi serangga

Plastik

Minuman

CatBumbu masak

PengawetAsam Karboksilat

Cuka

Kata Kunci• Dikarboksilat• Trikarboksilat• Dimer


181Senyawa Organik

agar tidak mudah luntur, pembuatan cat, dan pelarut. Asam benzoat (asamkarboksilat aromatik) digunakan sebagai bahan pengawet pada makanan,seperti kecap, saos tomat, dan minuman dari buah-buahan.

c. Pembuatan Asam KarboksilatAsam karboksilat dapat dibuat dengan cara oksidasi alkohol atau

hidrolisis senyawa nitril.

1) Oksidasi Alkohol PrimerAsam karboksilat biasanya diperoleh melalui oksidasi alkohol primer

dengan suatu oksidator yang kuat, seperti natrium dikromat dalam asamsulfat pekat. Persamaan kimianya:

3R–CH2OH + 2Cr2O72– + 16H+ ⎯⎯→ 3R–COOH + 4Cr3+ + 11H2O

2) Hidrolisis Nitril (Sianida Organik)Apabila alkil sianida (nitril) dididihkan dengan katalis asam atau

basa akan terbentuk asam karboksilat. Pada reaksi ini terbentuk amonia.Persamaan kimianya:

R–CN + 2H2O + HCl ⎯⎯→ R–COOH + NH3 + HCl

2. Ester (R–COOR')Ester adalah senya a yang dapat dianggap turunan dari asam karboksilat

dengan mengganti ion hidrogen pada gugus hidroksil oleh radikal hidrokarbon.Beberapa contoh ester ditunjukkan berikut ini.

H3C C

O

O

CH3

H3C CH2 C

O

O

CH3

H3C CH2 C

O CH3

O

CH4

Gambar 6.20Percobaan pembuatan cuka dilaboratorium

Kelarutan Asam Karboksilat di Dalam Air

Di antara isomer karboksilat berikut, mana yang memiliki kelarutan paling tinggi didalam pelarut air dan di dalam benzena?a. asam pentanoatb. asam 2–metilbutanoatc. asam 3–metilbutanoatd. asam 2,2–dimetil propanoatJawabMakin banyak cabang pada rantai induk (asam 2,2–dimetil propanoat) makin kurangkepolaran. Oleh karena itu, kelarutannya di dalam air paling kecil, tetapi kelarutan didalam benzena paling besar. Jadi, kelarutan paling tinggi di dalam air adalah asam pentanoat.

Contoh 6.9

Airpendingin

Asam asetat(cuka)Kalor

Campuranalkohol+dikromat

+ asam sulfat

Asamsulfat

Dikromat Alkohol



Berdasarkan contoh tersebut, dapat disimpulkan bahwa rumus umumester adalah

R C OR'O

Rumus umum ester

Gugus –OH dari gugus karboksil diganti oleh gugus –OR'. Dalamester, R dan R' dapat sama atau berbeda.

a. Tata Nama EsterPenataan nama ester dimulai dengan menyebutkan gugus alkil diikuti

gugus asam karboksilat yang menyusun ester dengan menghilangkan kata–asam. Contoh penataan nama ester ditunjukkan berikut ini.

Dari asam format (HCOOH):HCOO–CH3 Metil formatHCOO–CH2CH3 Etil formatHCOO–CH2CH2CH3 n–propil formatDari asam asetat (CH3COOH):CH3COO–CH3 Metil asetatCH3COO–CH2CH3 Etil asetatCH3COO–CH2CH2CH3 n–propil asetat

b. Isomer EsterEster memiliki isomer struktural dan isomer fungsional dengan asam

karboksilat. Contoh isomer struktur dan isomer fungsional ester untukrumus molekul C4H8O2 adalah sebagai berikut.Isomer struktur:

Penamaan Ester

Tuliskan nama senyawa ester berikut.

H3C CH2 CH2 C

O

O

CH CH2 CH3

CH3

JawabResidu alkil adalah suatu isobutil, sedangkan gugus karboksilatnya adalah suatubutanoat atau butirat. Jadi, nama ester tersebut adalah isobutil butanoat atau isobutilbutirat.

Contoh 6.10

H CO

O

CH CH3

CH3

H3C CO

O

CH2 CH3

H2C CO

O

CH3

H3C H CO

O

CH2 CH2 CH3

Isopropil format Etil asetat Metil propanoat Propil format

Gugus karboksilat ditunjukkan denganhuruf tebal (bold).

The carboxylic group is pointed by thebold letters.

NoteCatatan

183Senyawa Organik

Isomer fungsional:

H3C CH2 CH2 COH

OCH C

OH

OH3C

CH3

Asam butanoat 2-metilpropanoat (α -metil propionat)

Keenam rumus struktur di atas memiliki rumus molekul sama, yaituC4H8O2, tetapi berbeda baik dari aspek struktur maupun fungsionalnya.Jadi, ester dan asam karboksilat berisomer fungsional satu dengan lainnya.

c. Pembuatan Ester (Esterifikasi)Berbagai metode pembuatan ester telah dikembangkan. Salah satu

metode umum yang digunakan adalah reaksi alkohol dengan asamkarboksilat. Pada reaksi ini, asam sulfat ditambahkan sebagai pendehidrasi(katalis).

Asam sulfatpekat

Asam asetat +alkoholkalor

Asamasetat

Alkohol Asam sulfat

Air dingin


Gambar 6.21Pembuatan ester di laboratorium

Reaksi keseluruhannya adalah

R C

OH

O

+ HO R' 2 4H SO R C

O

O

R'

+ H2O

Asam karboksilat Alkohol Ester Air

Pada sintesis ester, asam asetat melepaskan gugus –OH dan alkoholmelepaskan gugus H yang dikeluarkan sebagai H2O. Reaksi tersebutadalah reaksi kesetimbangan. Oleh karena itu, untuk memperoleh hasilyang banyak, dilakukan dengan salah satu pereaksi berlebih, atau dapatjuga dilakukan mengeluarkan ester yang terbentuk agar kesetimbanganbergeser ke arah produk.

Untuk memproduksi ester dalam jumlah banyak, metode tersebutkurang efisien dan tidak praktis sebab tetapan kesetimbangan untuk reaksiini relatif kecil (Kc=3). Oleh karena tetapan kesetimbangan kecil, produkyang dihasilkan pun sedikit.

Di industri, ester disintesis dalam dua tahap. Pertama, asamkarboksilat diklorinasi menggunakan tionil klorida menjadi asil klorida.Selanjutnya, asil klorida direaksikan dengan alkohol menjadi ester.Persamaan reaksi yang terjadi adalah

H 3C C OH

O+ SOCl2

⎯⎯→ H 3C C ClO

+ SO2 + HCl

H3C C ClO

+ H2C CH 3HO Basa⎯⎯⎯→ H3C C OO

CH 2 CH 3 + Basa.HCl


Basa menyerap HCl yang dihasilkan dari reaksi. Hal ini mendorongreaksi ke arah produk hingga sempurna.

d. Sifat dan Kegunaan EsterEster dapat dihidrolisis dengan menggunakan asam atau basa. Hidrolisis

ester disebut juga reaksi penyabunan. Hidrolisis ester tiada lain adalahmengubah ester menjadi alkohol dan garam yang berasal dari turunannya.

Misalnya, hidrolisis etil asetat. Proses hidrolisis berlangsung sempurnajika dididihkan dengan pelarut basa, seperti NaOH. Reaksi penyabunanbukan merupakan reaksi kesetimbangan sebagaimana pada esterifikasisebab pada akhir reaksi, ion alkoksida mengikat proton dari asamkarboksilat dan terbentuk alkohol yang tidak membentuk kesetimbangan.

C2H5COOC2H5 + H2O 2 4H SO⎯⎯⎯→ C2H5COOH + C2H5OH

C2H5COOC2H5 + NaOH ⎯⎯→ C2H5COONa + C2H5OH

Ester asam karboksilat dengan massa molekul relatif rendah umumnyatidak berwarna, berwujud cair, mudah menguap, dan memiliki bau yangsedap. Ester-ester ini umumnya memiliki rasa buah. Ester-ester ini banyakditemukan dalam buah-buahan atau bunga. Beberapa ester minyak danmakanan ditunjukkan berikut ini.

C OCH2CH2CH3C

O CH3

CH3

C OH3CH2CH2C

O

CH2CH2C

CH3

CH3

H

Isoamil asetat (esens apel) Isoamil butirat (esens cokelat)

Ester banyak digunakan sebagai esens buatan yang berbau buah-buahan(Gambar 6.23). Misalnya, etil asetat (rasa pisang), amil asetat (rasa nanas),oktil asetat (rasa jeruk orange), dan etil butirat (rasa stroberi).

Terdapat beberapa ester penting yang diturunkan dari asamanorganik. Misalnya, nitrogliserin, yakni suatu ester yang diperoleh melaluireaksi asam nitrat dengan gliserol dalam asam sulfat pekat.

CH2

CH

CH2

O

O

O

H

H

H

+ 3HONO2⎯⎯→

CH2

CH

CH2

O

O

O

NO2

NO2

NO2

+ 3H2O

Gliserol

(HNO3)

Nitrogliserin

Nitrogliserin merupakan cairan seperti minyak dan mudah meledak.Jika disisipkan ke dalam absorben tertentu, disebut dinamit.


1. Tuliskan rumus struktur dari asam karboksilat berikut.a. asam–α –hidroksiasetatb. asam–α –aminopropionat (alanin)c. asam–2,6–diaminoheksanoat (lisin)


2. Jika Anda makan mi bakso kadang-kadangditambahkan cuka. Bagaimana pengaruhnyaterhadap gigi yang mengandung kalsium sebagaibahan utamanya?

Sumber: Topishe Fruchte, 2000

Zat aditifmakanan

Sabun

Parfum

EsensPerekat

Ester

Gambar 6.22Pisang mengandung ester etil asetat.

Gambar 6.23Kegunaan ester

Kata Kunci• Esterifikasi• Reaksi kesetimbangan• Reaksi penyabunan

185Senyawa Organik

F. Senyawa Karbon Mengandung NitrogenAlkohol dan eter dapat dianggap turunan dari H2O, dengan satu

atau kedua atom H diganti oleh gugus hidrokarbon. Golongan pentinglainnya dari senyawa karbon yang serupa dengan itu adalah senyawaamina. Amina adalah turunan amonia yamg satu atau lebih atom hidrogennyadigantikan oleh gugus alkil.

1. Senyawa AminaTerdapat tiga jenis amina sesuai dengan jumlah atom H yang dapat

digantikan oleh gugus alkil, yaitu amina primer (R–NH2), amina sekunder(R2–NH), dan amina tersier (R3–N). Tata nama trivial untuk ketigasenyawa tersebut diturunkan dari nama gugus alkilnya. Contoh:

H3C CH

CH3

NH2 NHH3C CH2 CH3 NH3C CH3

CH3Isopropilamin Etilmetilamin Trimetilamin

(amina primer) (amina sekunder) (amina tersier)

Penataan nama secara sistematis (IUPAC), amina primer diturunkandari alkana dengan menambahkan kata –amino. Nomor atom karbonterkecil diberikan kepada atom karbon yang mengikat gugus –NH2.Contoh:

H3C CH2 CH2 NH2 H3C CH2 CH CH3

NH2 HN CH3H2CH3C

Propilamina 1-metilpropilamina N-metiletilamina

H

NH H

Amonia

3. Tuliskan rumus struktur dari senyawa ester berikut.a. metil heksanoatb. isobutil butiratc. neobutil pentanoatd. vinil asetate. isoamil butiratf. etil valeratg. etil salisilat

5. Pembuatan etil benzoat dari etanol dan asam benzoatdilakukan dalam alat refluks dengan katalis HCl kering.a. Tuliskan persamaan reaksi yang terjadi.b. Mengapa HCl kering lebih baik daripada H2SO4

pekat?

H3C CH CH CH2 CH CH3

NH2

5-amino-2-heksena

NH2

Fenilamina (anilin)

SekilasKimia

Sumber: ironorchid.com

Perkin membuat revolusiterhadap industri kimia denganmembuat warna buatan. Diamencoba membuat obat kina darianilin, senyawa yang bersumber dariter batu bara, tetapi dia hanyamemperoleh kotoran lengketberwarna hitam. Ketika zat tersebutdicuci dengan alkohol, dihasilkanlarutan berwarna ungu gelap. Darilarutan ini menghasilkan kristalwarna ungu muda. Warna inidigunakan dalam industri-industritekstil dan dinamakan mauve (warnaungu muda).

William Henry Perkin(1838–1907)

H

NR1 H

H

NR1 R2

R3

NR1 R2

Amina primer Amina Sekunder Amina tersier


Senyawa amina dianggap turunan dari amonia sehingga sifat-sifatnyaada kemiripan dengan amonia. Amina adalah basa lemah yang dapatmengikat proton (H+) membentuk garam amonium. Misalnya,trimetilamina bereaksi dengan asam membentuk kation trimetilamonium.

(CH3)3N + H+ ⎯⎯→ (CH3)3NH+

Garam dari trimetilamonium lebih larut dalam air daripada amina yangsederajat. Reaksinya dapat digunakan untuk melarutkan amina lain dalamlarutan air. Garam amonium dari senyawa amina berperan penting dalamobat-obatan yang tergolong daftar G (psikotropika). Misalnya, kokaindipasarkan berupa garam hidroklorida berbentuk kristal padat berwarna putih.Obat batuk de tromethorphan hidrobromine dibuat dalam bentuk garamamonium bromida.

Pada panel counter farmasi biasanya disediakan sampel garamamonium dari amina yang digunakan untuk meyakinkan bahwa obat-obatan tersebut larut dalam air.

2. Sifat-Sifat AminaAmina primer dengan berat molekul rendah berupa gas atau cairan

yang mudah menguap. Pada umumnya mempunyai bau seperti amonia.Amina sekunder dan tersier berbau seperti ikan (amis), tetapipenguapannya lebih rendah daripada amina primer.

Fenilamina murni berupa minyak tak berwarna, tetapi akibat oksidasifenilamina sering ditemukan berwarna kekuningan. Fenilamina sedikitlarut di dalam air, sedangkan amina primer yang lebih rendah larut dalamair. Beberapa sifat fisika amina ditunjukkan pada tabel berikut.

MetilaminDimetilaminTrimetilaminEtilaminBenzilaminAnilin

Nama Rumus Struktur

CH3NH2(CH3)2NH(CH3)3N

CH3CH2NH2C6H5CH2NH2

C6H5NH2

Titik Didih (°C) Kelarutan dalamAir (g 100mL)

–6,37,53,0

17,0185,0184,0

∞∞∞∞∞3,7

Tabel 6.14 Titik Didih dan Kelarutan dalam Air Senyawa Amina

Kata Kunci• Senyawa amina• Amina primer• Amina sekunder• Amina tersier


1. Tuliskan rumus umum amina.2. Tuliskan isomer struktur yang mungkin dari senyawa

amina dengan rumus molekul C4H11N.


3. Tuliskan rumus struktur dari 2,4,6–trikloro–fenilamina.

CHCH

H3C N

HO

Cl-

CH3

H H+H3CO

N+

CH3

HBr-

Dextromethorphanhidrobromine(Obat batuk)

N

H3CO

H3CO

HC

CH2

Kokain Pseudofedrin hidroklorida(Decongestant)

187Senyawa Organik

Rangkuman1. Senyawa karbon yang memiliki gugus fungsi tertentu

digolongkan senyawa turunan hidrokarbon. Gugusfungsi tersebut menentukan sifat-sifat fisika dan kimiaturunan hidrokarbon yang dibentuknya.

2. Alkohol memiliki gugus fungsi hidroksil (–OH)dengan rumus umum R–OH. Penataan nama alkoholsecara trivial, yaitu nama alkohol diawali dengannama alkil diikuti kata alkohol. Adapun penataannama menurut IUPAC, nama alkohol diturunkandari nama alkana, di mana akhiran –a diganti –ol.

3. Senyawa alkohol yang mengandung dua atau lebihgugus hidroksil digolongkan sebagai poliol dandinamakan dengan –diol, ––triol, dan seterusnya.Alkohol dapat dibuat melalui peragian, pereaksiGrignard, dan reduksi keton atau aldehida.

4. Eter adalah senyawa yang mengandung dua gugushidrokarbon terikat pada atom oksigen dengan rumusR–O–R. Penataan nama eter menurut trivialdidasarkan pada nama gugus alkil yang terikat padaoksigen diakhiri kata eter. Menurut sistem IUPAC,gugus –OR disebut gugus alkoksi sehingga nama eterdimulai dengan nama gugus alkoksi diikuti namarantai induk.

5. Alkohol dan eter berisomeri struktur satu sama lain.Eter dapat dibuat melalui dehidrasi alkohol dandengan metode Williamson.

6. Aldehid dan keton memiliki gugus karbonil (C=O).Dalam aldehid, gugus karbonil selalu terdapat diujung rantai hidrokarbon. Adapun pada keton, selaluberada di antara rantai hidrokarbon. Nama aldehidlebih umum menggunakan nama trivial. adapunpenataan nama menurut IUPAC, yaitu aldehidditurunkan dari nama alkana dengan menggantikanakhiran –a menjadi al. Jadi, aldehid disebut juga

alkanal. Aldehid dibuat melalui oksidasi alkoholprimer, reaksi Friedel–craft, dan pereaksi Grignard.

7. Penataan nama keton secara trivial, yaitu kedua gugusalkil yang terikat pada gugus karbonil disebut lebihdulu, dan diikuti kata keton. Adapun penataan namamenurut IUPAC, yaitu diturunkan dari nama alkanadengan mengganti akhiran –a oleh –on. Keton disebutjuga golongan alkanon. Keton dan aldehid berisomerifungsional satu sama lain. Keton dapat diperolehmelalui oksidasi alkohol sekunder dan reaksi Friedel–craft.

8. Asam karboksilat mengandung gugus karboksil(–COOH). Penamaan asam karboksilat umumnyamenggunakan nama trivial yang didasarkan namasumber ditemukannya. Adapun penataan namamenurut IUPAC, yaitu akhiran pada alkana digantidengan –oat, dengan diawali kata asam. Asamkarboksilat dapat dihasilkan melalui oksidasi alkoholprimer dan hidrolisis nitril.

9. Ester adalah senyawa yang dapat dianggap sebagaiturunan dari asam karboksilat dengan mengganti ionhidrogen oleh radikal hidrokarbon. Penamaan esterdimulai dengan menyebutkan gugus alkil diikutidengan gugus karboksilat. Ester dan asam karboksilatberisomer fungsional. Ester dapat diproduksi melaluireaksi asam karboksilat dan alkohol dalam suasanaasam yang disebut reaksi esterifikasi.

10. Amina dapat dianggap sebagai turunan amoniadengan satu atau lebih ikatan N–H diganti olehikatan N–C. Penataan nama secara sistematis(IUPAC), yaitu amina primer diturunkan dari alkanadengan menambahkan kata amino. Senyawa aminadi alam terdapat sebagai alkaloid.


Peta Konsep

satu dengan lainnya

Isomer fungsional

satu dengan lainnya

Senyawa turunanhidrokarbon

Alkanol (IUPAC);alkil alkohol (trivial)

Peragian

Pereaksi Grignard

Reduksi keton ataualdehid

Alkoksi Alkana (IUPAC);alkil eter (trivial)

Dehidrasialkohol

MetodeWiliamson

Aldehid(R–COH)

Keton(R–CO–R)

Alkanal (IUPAC);Akhiran aldehid (trivial)

Oksidasi alkoholprimer

Reaksi Friedel-craft

Pereaksi Grignard

Alkanon (IUPAC);alkil keton (trivial)

Oksidasi alkoholsekunder

Reaksi Friedel-craft

Asam karboksilat(R–COH)

Ester(R–COO–R)

Asam alkanoat(IUPAC)

Oksidasi alkoholprimer

Hidrolisis nitril

Alkil alkanoat(IUPAC)

Esterifikasi

Amina

RNH2 R2NH R3N

Alkil + amin(IUPAC)

Alkohol (R–OH) Eter (R–O–R)

antara lain

satu dengan lainnya

Isomer fungsionaltata nama dibuat daritata nama dibuat dari

Isomer fungsional

tata nama dibuat daritata nama dibuat dari

tata nama dibuat dari

rumus

tata nama dibuat dari

tata nama

189Senyawa Organik

Apakah Anda merasa kesulitan dalam memahamimateri pada Bab 6 ini? Bagian manakah dari materi Bab 6ini yang belum Anda kuasai? Jika Anda merasa kesulitandiskusikan dengan teman atau guru Anda.

Pada bab ini Anda telah memahami struktur, tata namadan kereaktifan senyawa turunan hidrokarbon berdasarkanjenis-jenis gugus fungsinya. Senyawa turunan hidrokarbonyang dimaksud adalah haloalkana, alkohol, eter, aldehid,keton, asam karboksilat, ester, dan amina.

Anda juga tentu telah mengetahui bahwa di antarasenyawa turunan hidrokarbon tersebut memilikikesamaan isomer satu dengan yang lainnya. Seperti,alkohol berisomer fungsional dengan eter; aldehiddengan keton; dan asam karbosilat dengan ester.

Sifat khas dari struktur-struktur senyawa itu dapatdimanfaatkan dalam berbagai aplikasi, antara lain alkoholdigunakan sebagai pelarut, kosmetik, minuman, dan

Refleksibahan bakar. Adapun eter biasanya digunakan sebagaizat anestesi, dan pelarut lemak. Aldehid (contohnya,formalin) digunakan sebagai pengawet biologi. Ketonbanyak digunakan sebagai pelarut organik, pembersihcat kayu, dan pembersih cat kuku. Dalam industri, asetondigunakan sebagai bahan baku untuk membuatkloroform. Adapun asam karboksilat dapat digunakansebagai bahan baku untuk pengawet, bumbu masak,minuman, dan pembasmi serangga. Ester banyakdigunakan untuk esens, parfum, sabun, dan zat aditif.Senyawa amina umumnya digunakan untuk obat-obatanstimulan dan zat warna.

Setelah mengetahui beberapa aplikasi darisenyawa turunan hidrokarbon tersebut. Dapatkah Andamenyebutkan manfaat dan aplikasi lainnya dalammempelajari Bab Senyawa Organik ini?



A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.1. Gugus fungsi dalam suatu senyawa karbon dapat

menentukan ....A. jenis atom dalam molekulB. sifat-sifat senyawaC. jumlah atom dalam molekulD. macam ikatan antaratom karbonE. struktur molekul

2. Jika propena direaksikan dengan brom dalam karbontetraklorida, hasilnya adalah ....A. 1–bromopropanaB. 1,2–dibromopropanaC. 2–bromopropanaD. 1,3–dibromopropanaE. siklopropana

3. UMPTN 1995 B:Jumlah isomer dikloro yang dapat dibangun jika n–butana diklorinasi adalah ....A. 2 D. 6B. 4 E. 7C. 5

4. Ebtanas 2000:Penggunaan CFC sebagai bahan pendingin segera akanditinggalkan karena ....A. bahan beracunB. merusak lapisan ozonC. tidak dapat diuraikanD. penyebab pemanasan globalE. menimbulkan efek rumah kaca

5. Di antara senyawa berikut yang tergolong alkoholprimer adalah ....A. n–pentil alkoholB. neopentil alkoholC. isopentil alkoholD. isobutil alkoholE. isopropil alkohol

6. Ebtanas 1998:Diketahui:

CH3CHCH2CH3

CH3

+ Br2UV⎯⎯⎯→ CH3CCH2CH3

CH3

Br

+ HBr

Nama senyawa hasil reaksi adalah ....A. 2–bromo–2–etilpropanaB. 2–metil butil bromidaC. 2–metil butana bromidaD. 2–bromo–2–metil butanaE. 3–bromo–3–metil butana

7. Ebtanas 1999:Senyawa haloalkana berikut yang dapat digunakansebagai pendingin adalah ....A. C2H5BrB. CCl2F2C. CHCl3D. CHI3E. CCl4

8. Senyawa haloalkana berikut yang biasa dipakai sebagaiobat bius adalah ....A. 2–bromo–2–etilpentanaB. 2–metil–3–etilheksanaC. 2–metil butana bromidaD. 2–bromo–2–kloro–1,1,1–trifluoroetanaE. 3–bromo–3–metilbutana

9. UMPTN 2000 B:Senyawa yang bukan merupakan alkohol sekunderadalah ....A. 2–pentanolB. 3–pentanolC. 2–metil–3–pentanolD. 3–metil–2–pentanolE. 3–metil–3–pentanol

10. Tata nama yang tepat untuk senyawa alkohol denganrumus struktur berikut adalah ....

HCH3C

HC

H2C

HC CH3

CH3 C2H5OH

A. 2,5–dimetil–4–heksanolB. 5–etil–2–metil–3–heksanolC. 5–etil–2–metil–3heptanolD. 2,5–dimetil–3–heptanolE. 3,6–dimetil–5–heptanol

11. Ebtanas 1997:Tata nama yang tepat dari struktur senyawa berikutadalah ....

H3CH2C C CH3

H2C CH3

OH

A. 3–metil–3–pentanolB. 3–etil–3–pentanolC. 2,2–dietil–2–butanolD. 2–etil–2–butanolE. 2,2–dietil–2–pentanol

191Senyawa Organik

12. Ebtanas 1998:Senyawa alkohol berikut yang tidak dapat dioksidasioleh larutan KMnO4 atau K2Cr2O7 dalam suasana asamadalah ....A. 3–pentanolB. 3–metil–2–butanolC. 2–metil–2–butanolD. 3,3–dimetil–2–butanolE. 4–metil–2–pentanol

13. Senyawa alkohol dengan rumus molekul C3H8Omempunyai isomer sebanyak ....A. 2 D. 5B. 3 E. 6C. 4

14. UMPTN 1995 C:1–propanol berisomeri fungsional dengan ....A. 2–propanolB. propanonC. propanalD. metil etil eterE. asam propionat

15. Pernyataan yang tidak benar tentang senyawa etanoladalah bahwa senyawa ini ....A. dapat dihasilkan dari peragian glukosaB. dapat didehidrasi menghasilkan etilenC. dapat dioksidasi menghasilkan asam asetatD. dapat dihasilkan dari reduksi etanalE. merupakan isomer struktur dari dietil eter

16. Dari senyawa alkohol berikut akan menghasilkan(CH3)2CHCOCH3 jika dioksidasi adalah ....A. 2–metil–1–propanolB. 2,2–dimetil–1–propanolC. 2,3–dimetil–2–butanolD. 2–metil–2–butanolE. 3–metil–2–butanol

17. Jika 1–butanol didehidrasi dengan asam sulfat pekatpada suhu 250°C akan terbentuk ....A. CH2=CHCH2CH3B. CH2=C(CH3)2C. CH3CH=CHCH3D. CH3CH2–O–CH2–CH3E. CH3CH2 –O–CH3

18. UMPTN 1999 A:Senyawa dengan rumus molekul C5H12O termasukkelompok senyawa ....A. aldehidB. esterC. eterD. alkanonE. asam karboksilat

19. Perlakuan berikut yang tidak dapat dipakai untukmembedakan alkohol dan eter adalah ....

A. kelarutan dalam airB. reaksi esterifikasiC. reaksi dengan logam natriumD. reaksi dengan PCl3E. penentuan rumus molekul

20. Alkohol dan eter memiliki rumus molekul sama, tetapititik didih alkohol jauh lebih karena ....A. rumus struktur alkohol dan eter tidak samaB. eter mengandung dua gugus alkilC. massa jenis eter lebih kecil dari alkoholD. pada alkohol terdapat ikatan hidrogenE. kalor penguapan alkohol lebih tinggi

21. Tata nama yang tepat untuk rumus struktur berikutadalah ....

H3C CH2

H2C CH2

H2C O CH2

H2C CH3

A. pentil propil eterB. fenoksi propanaC. propoksi heksanaD. etil dipropil eterE. heksosi propana

22. Senyawa berikut yang bukan isomer dari C4H10Oadalah ....A. metil propil eterB. isopropil metil eterC. dimetil eterD. 2–metil–2–propanolE. 2–butanol

23. Gugus karbonil terdapat pada senyawa ....A. asetonB. etanolC. benzenD. hidrokarbonE. dietil eter

24. Ebtanas 1998:Dari hasil eksperimen diperoleh data berikut.1. larutan Fehling akan menghasilkan endapan

merah bata2. larutan Tollen menghasilkan cermin perak3. larutan kalium dikromat akan menghasilkan asam

karboksilatSenyawa karbon tersebut mengandung gugusfungsi ....A. ketonB. aldehidC. alkoholD. esterE. eter


25. Zat berikut yang dapat membentuk cermin perak jikadiuji dengan tes Tollen adalah ....A. CH3COCH3B. CH3CH2OCH3C. CH3CH2CHOD. CH3CHOHCH3E. CH3(CH2)3CH2OH

26. Ebtanas 1996:Diketahui senyawa karbon:

1. H3CH2C

H2C

H2C OH

2. H3CH2C

H2C C H

O

3. H3CH2C C CH3

O

4. H3CH2C

H2C C OH

O

Pasangan senyawa yang berisomer fungsional adalah ....A. 1 dan 3B. 2 dan 4C. 2 dan 3D. 1 dan 4E. 1 dan 2

27. Larutan metanal 37% dalam pelarut air dikenal dengannama ....A. formalinB. spiritusC. cuka esD. aspirinE. etilmetanoat

28. Ebtanas 2000:Pernyataan yang benar tentang aseton adalah ....A. dapat bereaksi dengan larutan FehlingB. dapat teroksidasi menghasilkan asam propanoatC. merupakan hasil oksidasi alkohol primerD. merupakan hasil dari oksidasi alkohol sekunderE. mempunyai titik didih paling tinggi dalam deret

homolognya29. Ebtanas 1999:

Senyawa yang dapat membentuk aldehid jikadioksidasi adalah ....

A.

H3C CH

CH3

OH

B.

H3CH2C CH

CH3

OH

C.

H3CH2C C

CH3

CH3

CH3

D.H3C

H2C

H2C

HC CH3

OH

E. H3CH2C

H2C

H2C

H2C OH

30. UMPTN 1997 A:Nama kimia untuk senyawa berikut adalah ....

HC

CH3

CH3H2C C CH3

O

A. 1,1–dimetil–3–butanonB. isopropil metil ketonC. 2–metil–4–pentanonD. 4-metil–2–pentanonE. 4,4–dimetil–2–butanon

31. Senyawa berikut merupakan isomer dari asampentanoat, kecuali ....A. dietil ketonB. propil asetatC. asam 2–metil butanoatD. butil formiatE. etil propanoat

32. Nama senyawa berikut menurut IUPAC adalah ….

H3CH2C CH

HC

H2C

H2C CH3

H2CH2C

H2C COOH

CH3

A. asam 3–metil–4–metiloktanoatB. asam 4–propil–5–propiloktanoatC. asam 6–metil–5–propiloktanoatD. asam 3–metil–4–propiloktanoatE. asam 3–metildekanoat

33. Di antara senyawa berikut yang dapat dioksidasidengan larutan KMnO4 dalam asam membentuk asamkarboksilat adalah ....

193Senyawa Organik

A. HCO2HB. CH3CO2HC. C6H5CO2HD. CH3COCH2CH3E. (CH3)3COH

34. X, , Z adalah senyawa berbeda. Zat X bereaksi dengannatrium membentuk gas H2. X dan bereaksimembentuk suatu ester. X dan Z juga dapat membentukester yang sama, tetapi kurang reaktif. Zat boleh jadi ....A. propan–1–olB. propanonC. propanalD. asam propanoatE. propanoil klorida

35. UMPTN 1997 A:Hasil reaksi antara asam propanoat dan etanol adalah ....A. CH3COOCH3B. C2H5COOC2H5C. C3H7COOC2H5D. C2H5COOC3H7E. C3H7COOCH3

36. Senyawa karbon yang tergolong ester adalah ....A. metil asetatB. metil aminaC. 2–metil butanalD. 3–metil butanoatE. isopropil alkohol

37. Ebtanas 2000:Reaksi amil alkohol dengan asam etanoat dengankatalis asam menghasilkan senyawa karbon denganrumus struktur ....A. CH3CH2COO(CH2)3CH3B. CH3CH2CO(CH2)3CH3C. CH3COO(CH2)4CH3D. CH3COO(CH2)3CH3E. CH3CO(CH2)4CH3

38. Pada pembuatan margarin, untuk hidrogenasi sempurna1 mol trigliserida dari asam linoleat, C17H31COOHdiperlukan gas H2 sebanyak ....A. 2 molB. 3 molC. 4 molD. 5 molE. 6 mol

39. Reaksi RCOOR + NaOH ⎯⎯→ RCOONa + ROHdinamakan reaksi ....A. penyabunanB. esterifikasiC. pirolisis

D. penggaramanE. hidrolisis

40. Antara pasangan senyawa berikut, yang merupakanisomer satu dan lainnya adalah ....A. asam lemak dan esterB. alkana dan alkenaC. eter dan esterD. alkohol dan alkanalE. amina dan amino

41. Cuka atau asam asetat dapat dibuat dari campuran zat ....A. alkohol + H2SO4 + K2Cr2O7B. alkohol + H2SO4 + formalinC. asetaldehida + CuSO4 + NaOHD. aseton + H2SO4 + CuSO4E. eter + H2SO4 + K2Cr2O7

42. Ester etil etanoat dapat dibuat dari campuran zat-zat ....A. cuka + etanol + CuSO4B. cuka + etanol + H2SO4C. formalin + cuka + H2SO4D. aseton + etanol + cukaE. cuka + glukosa + NaCl

43. Isoamilasetat adalah pencitarasa atau aroma (esens)untuk ....A. durenB. nanasC. alpukatD. apelE. pisang

44. Senyawa amina dengan rumus molekul C3H9Nmemiliki isomer sebanyak ....A. 2B. 3C. 4D. 5E. 6

45. UMPTN 1995 B:Senyawa yang merupakan amina tersier adalah ....A. C2H5NHCH3B. (CH3)2NCH3C. C6H5NH2D. C3H7NH2E. (CH3)2NH


H2SO4 PekatA B

ED F

B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. Sebutkan gugus fungsi dan nama senyawa dari rumus

struktur berikut.

a.

C

O

H3CH2C

CH2

H2C

CH2

CH3

b.

OH3C

H2C

CH2

H2C

CH2

CH3

c.

C

O

HOH2C

CH2

H2C

CH2

CH3

d.

C

O

HH2C

CH2

H2C

CH2

CH3

2. Apakah produk utama yang dihasilkan jika HBrditambahkan kepada metil propena? Jelaskan.

3. Pereaksi seperti HCl, HBr, HOH dapat ditambahkankepada ikatan rangkap dua karbon-karbon. Gambarkanstruktur molekul dari produk utama pada setiap reaksiberikut.a. CH3CH = CH2 + HClb. CH3CH=CH2 + H2Oc. CH3 – C ≡ CH + 2HCl

4. Berdasarkan pernyataan berikut, simpulkan rumusstruktur dari empat isomeri alkohol: A, B, C, D denganrumus molekul C4H9OH.a. A, B, dan C dapat dioksidasi secara mudah oleh

larutan kalium dikromat dalam suasana asam,sedangkan D tidak dapat.

b. A dan B pada oksidasi sempurna oleh dikromatmenghasilkan asam dengan rumus C3H7COOH.

c. A, B, C, D dapat didehidrasi untuk menghasil-kan alkena. A dan D membentuk alkena yangsama, B dan C membentuk alkena yang sama.

5. Tuliskan rumus struktur untuk senyawa berikut.a. isopropil propanoat; t–butil alkoholb. asam 2,2–dimetilheksanoat; cis–3–heksenac. 3–etil–1–pentena; siklopentanon

6. Sikloheksanol, C6H11OH dioksidasi oleh kromtrioksida, CrO3, dalam larutan asam menjadisikloheksana, C6H10O. Krom trioksida direduksimenjadi Cr3+. Tuliskan persamaan setara untuk reaksitersebut.

7. Skema berikut menunjukkan beberapa jalur sintesismulai dari etena.

C2H44MnO OH berair− −

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ C2H6O22

2 7Refluk

r Hs

− +

→ C

C2H5OSO3H 2H O distilasi⎯⎯⎯⎯⎯→ C2H5OH → CH3CHOa. Berikan rumus struktur untuk senyawa B, C, dan D.b. Pereaksi-pereaksi dan kondisi apa yang dapat

digunakan untuk mengubah E ke F?c. Tuliskan persamaan yang menunjukkan

bagaimana C bereaksi dengan asam sulfat pekat.8. Berikan nama amina berikut.

a. H3CCH2

HN

CH2

CH3

b.

H2C

CH2

NCH2

H2C

H3C CH3

CH2

H2C

CH3

c. NH2O2N

Senyawa Aromatik

Detergen, insektisida, bahan pengawet, zat warna, dan obat-obatan,merupakan contoh bahan yang mengandung benzena. Benzena disebutsebagai zat pemula. Benzena juga sangat berguna sebagai pelarut molekulorganik karena bersifat nonpolar. Benzena diproduksi melaluipembentukan katalitik fraksi C6–C8 minyak mentah.

Benzena dan turunannya tergolong senyawa karbon aromatik denganikatan rangkap dalam cincin memiliki sifat-sifat tertentu yang berbedadengan sifat-sifat senyawa karbon ikatan rangkap atau senyawa karbonsiklik. Mengapa benzena dan turunannya disebut senyawa aromatik?Istilah aromatik pada mulanya diterapkan terhadap senyawa yang berbauharum (rasa manis). Sekarang senyawa tersebut digolongkan sebagaisenyawa benzena dan turunannya.

Apa saja senyawa turunan benzena itu? Bagaimanakah struktur, sifat,dan kegunaan benzena dan turunannya? Anda akan mengetahuinyasetelah mempelajari bab ini.

A. Strukturdan KereaktifanSenyawa Benzenadan Turunannya

B. Kegunaan SenyawaBenzenadan Turunannya

C. Senyawa Polisiklikdan Heterosiklik

mendeskripsikan stuktur, cara penulisan, tata nama, sifat, dan kegunaan benzenadan turunannya.


memahami senyawa organik dan reaksinya, benzena dan turunannya, danmakromolekul.


195

Aspirin atau asam–2–etanoiloksibenzena karboksilat adalah salah satu turunan benzena(senyawa aromatik).

Sumber: news.harvard.edu

Bab

7


A. Struktur dan Kereaktifan SenyawaBenzena dan Turunannya

Senyawa benzena pertama kali disintesis oleh Michael Faraday padatahun 1825, dari gas yang dipakai sebagai bahan bakar lampu penerang.Sepuluh tahun kemudian diketahui bahwa benzena memiliki rumusmolekul C6H6 sehingga disimpulkan bahwa benzena memiliki ikatanrangkap yang lebih banyak daripada alkena.

1. Struktur dan Sifat BenzenaIkatan rangkap pada benzena berbeda dengan ikatan rangkap pada

alkena. Ikatan rangkap pada alkena dapat mengalami reaksi adisi,sedangkan ikatan rangkap pada benzena tidak dapat diadisi, tetapibenzena dapat bereaksi secara substitusi. Contoh:Reaksi adisi: C2H4 + Cl2

⎯⎯→ C2H4Cl2Reaksi substitusi: C6H6 + Cl2

⎯⎯→ C6H5Cl + HCl

Menurut Friedrich August Kekule, keenam atom karbon padabenzena tersusun secara siklik membentuk segienam beraturan dengansudut ikatan masing-masing 120°. Ikatan antaratom karbon adalah ikatanrangkap dua dan tunggal bergantian (terkonjugasi).

H

H

H H

HH

Analisis sinar-X terhadap struktur benzena menunjukkan bahwapanjang ikatan antaratom karbon dalam benzena sama, yaitu 0,139 nm.Adapun panjang ikatan rangkap dua C=C adalah 0,134 nm dan panjangikatan tunggal C–C adalah 0,154 nm. Jadi, ikatan karbon-karbon padamolekul benzena berada di antara ikatan rangkap dua dan ikatan tunggal.Hal ini menggugurkan struktur dari Kekule.

Berdasarkan hasil analisis sinar-X maka diusulkan bahwa ikatan rangkappada molekul benzena tidak terlokalisasi pada karbon tertentu melainkandapat berpindah-pindah (terdelokalisasi). Gejala ini dinamakan resonansi.

Untuk menggambarkan ikatan rangkap dua yang terdelokalisasi padamolekul benzena dinyatakan dengan bentuk lingkaran, sepertiditunjukkan berikut ini.

SekilasKimia

1. Apakah perbedaan senyawa hidrokarbon alifatik jenuh dengan hidrokarbonalifatik tak jenuh? Jelaskan pengaruhnya terhadap sifat fisik dan kimianya.

2. Menurut Anda apakah ikatan rangkap dalam senyawa karbon alifatik samaatau berbeda dengan ikatan rangkap dalam senyawa aromatik benzena?Jelaskan menurut pemahamanmu.

Tes Kompetensi Awal

Ilmuwan ini sudah sejak lamamencoba mengungkapkanbagaimana enam atom karbonmolekul benzena berikatan denganenam atom hidrogen. Diamenemukan pemecahannya ketikasedang tidur dan bermimpitentang barisan atom-atom karbondan hidrogen membentuk cincin,seperti seekor ular yang menelanekornya sendiri.

Friedrich Kekule(1829–1896)


197Senyawa Aromatik

Teori resonansi dapat menerangkan mengapa benzena sukarmengalami reaksi adisi. Sebab, ikatan rangkap dua karbon-karbon dalambenzena terdelokalisasi dan membentuk cincin yang kuat terhadap reaksikimia sehingga tidak mudah diganggu.

Pada suhu kamar, benzena berwujud cair dengan bau yang khas, tidakberwarna, bersifat racun, dan mudah terbakar (Gambar 7.2). Titik didihbenzena 80°C dan titik bekunya 5,5°C. Lihat tabel berikut.

Benzena paling banyak digunakan sebagai pelarut senyawa karbonyang bersifat nonpolar dan sebagai bahan baku untuk pembuatan senyawaturunan benzena. Semua senyawa karbon yang mengandung cincinbenzena digolongkan sebagai turunan benzena. Reaksi umum benzenaadalah reaksi substitusi, yaitu penggantian atom H oleh gugus lain tanpamengganggu cincin karbonnya. Contoh:

+ Cl23FeCl⎯⎯⎯→ Cl + HCl

Benzena Klorobenzena

2. Tata Nama Senyawa BenzenaSemua senyawa yang mengandung cincin benzena digolongkan

sebagai senyawa turunan benzena. Penataan nama senyawa turunanbenzena sama seperti pada senyawa alifatik, ada tata nama umum (trivial)dan tata nama menurut IUPAC yang didasarkan pada sistem penomoran.Dengan tata nama IUPAC, atom karbon dalam cincin yang mengikatsubstituen diberi nomor terkecil.

Menurut IUPAC, benzena dengan satu substituen diberi nama sepertipada senyawa alifatik, sebagai gugus induknya adalah benzena. Contoh:

BenzenaNaftalenaAntrasenaMetilbenzenaStirenao–dimetilbenzenam–dimetilbenzenap–dimetilbenzena

Nama TitikBeku (°C)5,581

216– 95– 31– 25– 48

13

Titik Didih(°C)80

218342111145144139138

Gambar 7.2Benzena merupakan cairan tidakberwarna dan mudah terbakar.

Tabel 7.1 Titik Beku dan Titik Didih dari Molekul Benzena



Gambar 7.1Molekul benzena

Kata Kunci• Reaksi adisi• Ikatan rangkap konjugasi• Terlokalisasi• Terdekokalisasi• Resonansi• Reaksi substitusi


Struktur resonansi benzena Struktur benzena menurutkonsep delokalisasi elektron

H H

H

H

H

H


4-bromo-1,2-dimetilbenzena

Mahir Menjawab

Gugus benzil Gugus fenil 3-feniloktana

CH3

CH3

Br

o-hidroksimetilbenzena m-hidroksimetilbenzena p-hidroksimetilbenzena

12

34

5

6


Hidroksibenzena Aminobenzena Nitrobenzena

Benzena dengan gugus alkil sebagai substituen, diklasifikasikansebagai golongan arena. Penataan nama arena dibagi ke dalam duagolongan berdasarkan panjang rantai alkil. Jika gugus alkil berukurankecil (atom C 6) maka gugus alkil diambil sebagai substituen danbenzena sebagai induknya. Contoh:

Butilbenzena Isopropilbenzena

Jika gugus alkil berukuran besar (atom C 6) maka benzenadinyatakan sebagai substituen dan alkil sebagai rantai induknya. Benzenasebagai substituen diberi nama fenil– (C6H5–, disingkat –ph). Contoh:

Benzena dengan dua gugus substituen diberi nama dengan awalan:orto– (o–), meta– (m–), dan para– (p–). rto– diterapkan terhadapsubstituen berdampingan (posisi 1 dan 2), meta– untuk posisi 1 dan 3,dan para– untuk substituen dengan posisi 1 dan 4.

Jika gugus substituen sebanyak tiga atau lebih, penataan namamenggunakan penomoran dan ditulis secara alfabet. Nomor terkecildiberikan kepada gugus fungsional (alkohol, aldehida, atau karboksilat)atau gugus dengan nomor paling kecil.

o–hidroksimetilbenzenam–hidroksimetilbenzenap–hidroksimetilbenzena

Nama Titik Beku(°C)311235

Titik Didih(°C)191203202

Tabel 7.2 Beberapa Sifat Fisika dari Molekul o, m, p–hidroksimetilbenzena

Nama dari senyawa turunanbenzena dengan rumus strukturberikut ini adalah ....

A. 3,5–diklorofenolB. 1,3–diklorofenolC. 3,5–diklorotoluenaD. 1,3–diklorobenzenaE. 3,5–diklorobenzoatPembahasanJika subtituennya berbeda jenismaka penomorannya dimulai dariatom C lingkar yang mengikat guguspaling negatif. Jadi,

mempunyai nama 3,5 diklorofenol.(A)

(UNAS 2001–2002)

199Senyawa Aromatik

Disamping tata nama menurut IUPAC, juga terdapat beberapa namayang sudah umum (trivial), misalnya:

IUPAC: Metilbenzena Fenilamina/aminobenzena Feniletena/vinilbenzenaTrivial: Toluena Anilin Stirena

IUPAC: Metoksibenzena/fenil metil eter Hidroksibenzena/fenilalkohol

Trivial: Anisol Fenol

Tata nama trivial sering kali dipakai sebagai nama induk dari benzena.Penomoran untuk senyawa seperti ini dimulai dari gugus fungsional.Contoh:

3,4-diklorotoluena Asam 3,4-dibromobenzoat

3. Reaksi Substitusi BenzenaReaksi benzena umumnya melalui reaksi substitusi, walaupun ada

sebagian reaksi yang melalui reaksi adisi. Macam-macam substitusi benzenadi antaranya halogenasi benzena, nitrasi benzena, dan reaksi riedel-crafts.

a. Halogenasi BenzenaDengan adanya katalis besi(III) klorida atau aluminium klorida,

benzena dapat bereaksi dengan klorin ataupun bromin membentuksenyawa halobenzena pada suhu kamar. Persamaan reaksinya:

Benzaldehida Asam benzoat

Asetofenon

Benzilalkohol


Gambar 7.4Proses nitrasi benzena

Benzena dapat juga bereaksi dengan klorin atau bromin tanpa bantuankatalis jika ada cahaya ultraviolet (cahaya matahari dapat juga diterapkan).Reaksi yang terjadi adalah pembentukan radikal bebas dari halogen.

Reaksi ini melibatkan reaksi adisi dan substitusi atom klorin pada cincinbenzena membentuk beberapa senyawa klorobenzena.

b. Nitrasi BenzenaCampuran asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat dengan volume

sama dikenal sebagai campuran nitrasi. Jika campuran ini ditambahkanke dalam benzena, akan terjadi reaksi eksotermal. Jika suhu dikendalikanpada 55°C maka hasil reaksi utama adalah nitrobenzena, suatu cairanberwarna kuning pucat (Gambar 7.4). Reaksinya secara umum:

Fungsi asam sulfat dalam reaksi di atas adalah untuk menghasilkankation nitril, NO2

+ dari asam nitrat. Persamaan reaksinya:

2H2SO4 + HNO3 2HSO4– + H3O+ + NO2

+

Kation nitril selanjutnya bereaksi dengan benzena membentuk nitro-benzena:

Jika campuran nitrasi dan benzena dipanaskan pada suhu di atas60°C selama lebih kurang satu jam maka gugus nitro yang kedua akanmenukargantikan atom H pada cincin benzena. Setelah campuran reaksidituangkan ke dalam air akan terbentuk kristal kuning pucat dari di–atau tri–nitrobenzena.

c. Reaksi Friedel-Crafts

Nitrobenzena(t.b. = 6°C, t.d. = 211°C)

Reaksi substitusi benzena oleh brominmenghasilkan bromobenzena.

HBr + NH3 →⎯ NH4Br

Gambar 7.3


Fe

Fe

NH4Br

FeBr2

Benzena

Produk

HNO3H2SO4

Benzena

Nitrobenzena

HNO3H2SO4


Air

Produk

201Senyawa Aromatik

Penambahan katalis AlCl3 anhidrat dalam reaksi benzena danhaloalkana atau asam klorida akan terjadi reaksi sangat eksotermis. Jenisreaksi ini dinamakan reaksi Friedel-crafts. Persamaan reaksi umum:

+ RX ⎯⎯→ R + HX

Contoh:1) Reaksi benzena dan haloalkana dengan bantuan katalis AlCl3

anhidrat akan terbentuk alkilbenzena disertai pelepasan kalor.

+ CH3Cl ⎯⎯⎯→3AlClCH3 + HCl

Metilbenzena (t.d. = 111°C)

CH3

4KMnO⎯⎯⎯⎯→

COOK

HCl⎯⎯⎯→

COOH

2) Asilasi benzena dengan adanya katalis AlCl3 anhidrat akanmembentuk asetofenon

+ CH3COCl ⎯⎯⎯→3AlCl C CH3

O + HCl

Asetofenon(t.d. = 202°C)

3) Penambahan etena ke dalam benzena dengan adanya katalis AlCl3anhidrat pada 250°C dan 40 atm membentuk etilbenzena.

+ CH2=CH23AlCl

250 40 atm°⎯⎯⎯⎯⎯→ CH2 CH3

Etilbenzena (t.d. = 136°C)

4. Kereaktifan Senyawa Turunan BenzenaSenyawa-senyawa turunan benzena dapat direaksikan dengan

senyawa lain melalui reaksi nitrasi, halogenasi, sulfonasi, dan pembentukansenya a diazonium.

Gambar 7.5Metilbenzena hasil reaksi Friedel-crafts dioksidasi dengan KMnO4terbentuk K-benzoat. Setelahdilarutkan dalam HCl akan terbentukasam benzoat.


Kata Kunci• Halogenasi benzena• Nitrasi benzena• Reaksi Friedel-crafts• Reaksi eksotermal• Alkilasi benzena• Asilasi benzena

MnO2

HCl

C6H5COOHKMnO4

MnO2

C6H5–CH3

Disaring


a. Reaksi NitrasiNitrasi pada toluena akan menghasilkan senyawa nitrotoluena, baik

pada posisi orto–, meta–, maupun para–.

CH3

+ HNO32 4H SO 25 C°

⎯⎯⎯⎯⎯→

CH3

NO2

CH3

NO2

CH3

NO2

+ +

orto- 62% meta- 5% para-33%Total nitrotoluena 90%

Campuran HNO3 pekat dan H2SO4 terlalu kuat digunakan sebagaipereaksi nitrasi pada senyawa aromatik yang sudah tersubstitusi, sepertipada anisol dan fenol. Untuk itu, digunakan asam nitrat dalam pelarutair atau pelarut organik.

OCH3

+ HNO3 Aseton 10°⎯⎯⎯⎯⎯→

OCH3

NO2

OCH3

NO2

OCH3

NO2

+ +

Anisol orto- 71% meta- <1% para- 28%Total nitroanisol 81%

b. Reaksi HalogenasiReaksi halogenasi turunan benzena biasanya menggunakan gas Cl2,

Br2, atau I2. Reaksinya lebih lambat dibandingkan dengan nitrasi danmemerlukan katalis yang cocok. Reaksi fluorinasi tidak dilakukan dengancara ini sebab sangat eksoterm. Contoh reaksi halogenasi:

CH3

CH3H3C

+ Br24CCl 10 C°

⎯⎯⎯⎯→

CH3

CH3H3CBr

Mesitilena Bromomesitilena (82%) (1,3,5-trimetilbenzena) (1-Bromo-2,4,6-trimetilbenzena)

NH2

+CH3COOH ⎯⎯→

NH CH2COOH NH CH2COOH

Br

Anilin Asetanilida p-bromoasetanilidaKlorobenzena direaksikandengan

trikloroasetaldehidamenghasilkan DDT

(pembasmi serangga)

Trinitrotoluena (TNT): bahanpeledak dinamit dibuat melaluireaksi toluena dengan HNO3 +

H2SO4 berasap.

CH3

NO2O2N

NO2

Nitrasi fenol akanmembentuk senyawa

2,4,6-trinitrofenol, berupaserbuk berwarna kuning

(bahan peledak yanglebih kuat dari TNT).

+ H2O

⎯⎯⎯⎯→2Br H O

⎯⎯⎯⎯→H SO2 4

OHNO2O2N

NO2

OH

+ HNO3

Cl

CCl CCl

ClCl

Cl

+ C CCl

Cl

Cl

O

H

⎯⎯⎯⎯→H SO2 4

203Senyawa Aromatik

c. Reaksi SulfonasiSulfonasi senyawa aromatik merupakan salah satu reaksi penting

dalam industri. Reaksi ini terutama berguna pada pembuatan detergen.Alkilbenzena yang dibuat melalui reaksi Friedel-crafts disulfonasi menjadiasam benzena sulfonat (Gambar 7.6). Dalam bentuk garamnya dikenalsebagai detergen (ABS dan DBS).

n-C10H21CHCH3

⎯⎯⎯⎯⎯→2 4 3H SO SO n-C10H21CHCH3

SO3H

2-dodekilbenzena Asam 4-(2,4-dodekil)benzenasulfonat (DBS)

n-C10H21CHCH3

SO3H NaCl⎯⎯⎯→ n-C10H21CHCH3

SO3-Na+

Detergen jenis DBS

d. Pembentukan DiazoniumSenyawa diazonium banyak digunakan sebagai pewarna pada tekstil

dan makanan. Senyawa ini dibuat melalui reduksi gugus amina menjadigugus azo (–N=N–) dengan zat pereduksi NaNO2. Reaksi ini disebutjuga dengan reaksi perangkaian diazonium. Beberapa contohpembentukan senyawa diazonium adalah sebagai berikut.

Gambar 7.6Sulfonasi benzena dengan H2SO4terbentuk C6H5–SO3H. Setelahdituangkan ke dalam larutan NaClterbentuk garam C6H5–SO3Na.


Kata Kunci• Pereaksi nitrasi• Reaksi sulfonasi• Gugus azo

N N Cl-NH2NaNO2 HCl H2O

N(CH3)2

NaOH H2O 0oC

N N N(CH3)2

HO3S0oC

HO3S

HO3S

+

Asam 4'-dimetilaminoazobenzena-4-sulfonat(indikator metil jingga)

Asam p-aminobenzenasulfonat

N N Cl-NH2 NaNO2

OH

N N OH+ HCl H2O0oC NaOH H2O 0oC

+

Anilin Benzenadiazonium klorida p-hidroksiazobenzena(pewarna tekstil: kuning)

H2SO4

C6H6

HCl

NaCl

C6H5–SO3HMnO2



1. Mengapa ikatan rangkap pada benzena berbedadengan ikatan rangkap pada alkena?

2. Di antara senyawa berikut, manakah yang dapatlarut dalam benzena? (a) toluena; (b) alkohol;(c) heksana; (d) kloroform; (e) naftalena; (f) air.

3. Titik didih senyawa hidroksibenzena pada posisi orto–,meta–, para–, berturut-turut: 191°C, 203°C, 202°C.Mengapa posisi orto– lebih rendah dibandingkan posisimeta– dan para–? Jelaskan.

4. Tuliskan nama menurut IUPAC senyawa turunanbenzena berikut.


B. Kegunaan Senyawa Benzena dan TurunannyaDisadari atau tidak, sejumlah zat kimia telah banyak dikonsumsi

baik secara langsung maupun tidak langsung. Bahan-bahan kimia yangdikonsumsi secara langsung, misalnya zat aditif pada makanan dan obat-obatan. Bahan-bahan kimia yang dikonsumsi secara tidak langsungmisalnya pupuk dan pestisida.

1. Zat Aditif pada MakananZat aditif makanan adalah zat kimia yang tidak biasa dimakan secara langsung,

tetapi ditambahkan ke dalam makanan untuk memperoleh sifat-sifat tertentu.Contoh zat aditif adalah cita rasa, bentuk, aroma, warna, dan tahan lama (awet).

a. PemanisPemanis makanan yang tradisional biasanya menggunakan gula tebu

atau gula aren (kelapa). Pemanis buatan yang diizinkan oleh DepartemenKesehatan adalah sakarin, aspartam, dan sorbitol.

Sakarin adalah senyawa turunan benzena berupa kristal putih, hampirtidak berbau. Rasa manis sakarin 800 kali dari rasa manis gula tebu.Sakarin ditambahkan ke dalam minuman atau biskuit dengan dosis yangdikonsumsi tidak melebihi 1 g per hari.

Aspartam merupakan serbuk berwarna putih, tidak berbau, danbersifat higroskopis. Rasa manis aspartam sama dengan 200 kalidibandingkan gula tebu. Untuk setiap kg berat badan jumlah aspartamyang boleh dikonsumsi setiap harinya adalah 40 mg.

SN

O

OO

H

HCH2N

CH2

COONa

C

OHN

HC

CH2

COONa

Na-aspartamSakarin

CH3

OHC

H3C O

C2H5

CH3O2N NO2

NO2

Kata Kunci• Zat aditif• Higroskopis• Karsinogen

(a) (b)

(c)

205Senyawa Aromatik

b. PengawetPenambahan zat pengawet pada makanan berguna untuk mencegah

oksidasi dan menghambat pertumbuhan bakteri. Bahan pengawet buatansebagai antioksidan adalah butilasihidroksianisol (BHA), butilasihidrok-sitoluena (BHT), paraben (p–hidroksibenzoat), dan propilgalat, sedangkanuntuk menghambat pertumbuhaan bakteri atau jamur adalah natrium benzoat.

OH

COOC3H7

HO OH

OH

CH3

C(CH3)3(H3C)3C

OCH3

OH

C(CH3)3

Propilgalat BHT BHA

c. Pewarna MakananPewarna buatan bertujuan menjadikan makanan seolah-olah memiliki

banyak warna daripada yang sesungguhnya. Pewarna buatan umumnya berasaldari senyawa aromatik diazonium. Beberapa pewarna buatan yang diizinkanoleh Depkes di antaranya dapat dilihat pada tabel berikut.

Beberapa pewarna berbahaya dan dilarang penggunaannya karenaberpotensi menimbulkan karsinogen adalah auramin (merk dagang, basicyello ), ponceau 3R (solvent yello ), sudan I (food yello ), danrhodamin B (food red ).

NaO3S N N

SO3Na

H2N SO3Na

NaO3S N N

HO

SO3Na

NaO3S N N

NN

COONa

HO

SO3Na

NH

OHNNaO3S

SO3NaO

ONaO O

COONa

Eritrosin (merah 3)

COOH

OH

COONa

NatriumbenzoatParaben

AmaranEritrosinFast greenIndigotinSunset ellowTartrazin

Nama Nama Niagaood Red ood Red

ood reen ood lue

ood Yello ood Yello

Tabel 7.3 Beberapa Merk Dagang Pewarna Makanan

Mahir Menjawab

Kegunaan senyawa turunan benzenadengan rumus struktur berikutadalah ....

A. aspirinB. zat warnaC. pengawetD. antiseptikE. bahan-bahan nilon 66PembahasanFenol adalah senyawa turunanbenzena yang mempunyai rumusstruktur:

��

Larutan fenol dalam air bersifatsebagai asam lemah, sifat lain darifenol adalah seperti alkohol. Fenoldapat mematikan mikroorganismesehingga digunakan untuk membuatkarbol. Fenol digunakan juga sebagaiantiseptik. (D)

SPMB 2004

Sumber: Biokimia, Nutrisi, dan Metabolisme, 1985

Amaran (merah 2) Sunset yellow (kuning 6)

Tartrazin (kuning 5) Indigotin (biru 2)

��


2. Obat-obatanBerbagai jenis obat telah diproduksi dan dikonsumsi untuk menjaga

kesehatan dan menyembuhkan berbagai jenis penyakit. Pada umumnyaobat-obatan yang diproduksi dapat dikelompokkan ke dalam obatanalgesik, antibiotik, psikiatrik, dan hormon.

Analgesik adalah obat yang digunakan untuk mengurangi rasa sakit.Jika kita merasa sakit, otak kita akan mengeluarkan zat kimia yang disebutanalgesik. Obat analgesik yang dipasarkan dikemas dengan nama dagang,seperti aspirin, parasetamol, dan kodeina.

Aspirin dipakai untuk mengurangi rasa sakit seperti sakit kepala atausakit gigi. Aspirin juga dapat digunakan untuk menurunkan suhu tubuh.Namun demikian, penggunaan aspirin harus hati-hati sebab dapat melukaidinding usus, juga bersifat candu (ketagihan). Aspirin dapat diproduksimelalui reaksi asilasi asam salisilat. Persamaan kimianya:

H3C CO

O

CO

H3C

HO

HOOC

+

HOOC

OCH3C

O

+H3C COH

OH2SO4

Etanoat anhidrida Asam salisilat Aspirin Asam etanoatParasetamol dipasarkan dengan nama panadol. Parasetamol memiliki

kegunaan serupa aspirin, yakni mengurangi rasa sakit. Namun, parasetamoltidak begitu berbahaya jika dibandingkan dengan aspirin sebab parasetamoltidak melukai dinding usus.

HOHN C CH3

O

Struktur molekul parasetamol

3. PestisidaPestisida adalah zat yang digunakan untuk mencegah, mengendalikan,

atau membunuh serangga (insektisida), tumbuhan (herbisida), dan jamur(fungisida). Pestisida yang tergolong senyawa halobenzena, misalnya DDT(diklorodifenil–trikloroetana); 2,4–D; dan 2,4,5–T. Senyawa lainnya adalahturunan fosfat dan karbamat.

Cl O CH2 COOH

Cl

Cl O CH2 COOH

Cl

Cl2,4-diklorofenoksiasetat/ 2,4,5-triklorofenoksiasetat/

2,4-D (herbisida) 2,4,5-T (herbisida)

O CHN CH3

O

CCl Cl

CCl Cl

Cl

HSevin (insektisida) DDT (insektisida)

AspirinPentingnya anhidrida asam

dalam industri sebagai zat peng-asilasi. Selain murah, anhidrida asamcukup reaktif untuk memperolehreaksi yang diinginkan. Oleh karenaitu, dalam pembuatan obat-obatanseperti aspirin dan serat buatan,etanoat anhidrida digunakansebagai zat peng-etanoilasi.

Asam–2–etanoiloksibenzenakarboksilat atau aspirin, yangdihasilkan dari reaksi asam–2–hidroksi benzoat (asam salisilat)dan etanoat anhidrida, sangatefektif untuk pemulihan penyakitdan obat anti-radang.

Aspirin juga dapat menyembuh-kan sakit kepala, flu, demam, sakityang berkepanjangan, sakitpunggung, sakit gigi, dan lain-lain.

Sekitar 15.000 juta tabletaspirin digunakan setiap tahunnyadi Inggris untuk memenuhipasokan permintaan.

SekilasKimia


207Senyawa Aromatik

��

�

��

�

�

��

��

N-metil-1-naftilkarbamat Baygon

Paration efektif digunakan untuk mencegah hama pengganggu buah-buahan, tetapi pestisida ini sangat beracun bagi manusia.

Selain kegunaan di atas, senyawa benzena juga digunakan sebagaibahan baku pada pembuatan polimer sintetik, seperti nilon danpolikarbonat, serta poliester.

��

��

��

O,O-dietil-O-p-nitrofeniltiofosfat(paration atau insektisida)

C. Senyawa Polisiklik dan HeterosiklikBeberapa senyawa aromatik yang lain dapat dikelompokkan dalam

dua kelas, yaitu senyawa polisiklik dan senyawa heterosiklik. Senyawaaromatik polisiklik juga dikenal dengan sebutan senyawa aromatikpolinuklir atau cincin terpadu.

1. Senyawa Polisiklik AromatikSenyawa aromatik ini dicirikan oleh cincin-cincin aromatik yang

menggunakan atom-atom karbon tertentu secara bersama-sama, atau dua ataulebih cincin benzena dipadukan. Berikut contoh struktur senyawa aromatikpolisiklik.

Naftalena Antrasena Fenantrena

Telitilah oleh Anda komposisi-komposisi obat antinyamuk yang umum di pasaran.Apakah yang menyebabkan beberapa obat antinyamuk telah dilarang beredar dipasaran?

Kegiatan Inkuiri


1. Tuliskan nama untuk senyawa berikut berdasarkanIUPAC, trivial, atau posisi orto–, para–, meta–.

OH

CH3

OH

OH

COOH

COOH

2. Nilon–6,6 dapat dibuat dari bahan baku fenol melaluitahapan reaksi berikut.

OH OH O

COOH

(CH2)4

COOH


a. Tuliskan persamaan reaksi setara untuk reaksiA dan sebutkan katalis yang digunakan.

b. Apakah nama senyawa hasil reaksi B dansebutkan macam reaksinya?

c. Oksidator apa yang digunakan untuk reaksi C?

Nilon –6,6A B C


Grafit merupakan salah satu contoh senyawa polisiklik. Struktur grafitterdiri atas bidang-bidang cincin benzena terpadu. Jarak antara setiapdua bidang (sekitar 3,5 ) diduga merupakan ketebalan sistem ikatan π(pi) dari benzena.

Sifat licin dari grafit disebabkan kemampuan bidang-bidang ini dapatbergeser satu sama lain. Berdasarkan sifat ini maka grafit sering digunakansebagai pelumas. Akibat elektron π yang dapat berpindah-pindah danterdelokalisasi, grafit dapat menghantarkan arus listrik dan digunakan sebagaielektrode pada baterai.

Hidrokarbon aromatik polisiklik dan sebagian besar turunannyaberbentuk zat padat. Naftalena digunakan sebagai pengusir ngengat, sertaturunannya digunakan dalam bahan bakar motor dan pelumas. Aromatikpolisiklik digunakan secara luas sebagai zat antara pada sintesis organik,misalnya dalam pembuatan zat warna (lihat kegunaan senyawa benzenapada pembahasan sebelumnya).

a. Tata Nama Senyawa PolisiklikSistem cincin senyawa aromatik polisiklik memiliki tata nama tertentu

yang berbeda dengan penomoran pada benzena atau sikloalkana, yangdimulai pada posisi substituennya. Penomoran pada polisiklik ditetapkanberdasarkan perjanjian dan tidak berubah di manapun posisi substituennya.Lihat penomoran berikut.

Penataan nama secara trivial, posisi substituen dalam naftalenatersubstitusi mono dinyatakan dengan huruf unani ( dan β). Posisi yangberdekatan dengan karbon-karbon pemaduan cincin disebut posisi alfa( ), posisi berikutnya adalah beta (β). Contoh:

NH2O2N

OH

1-aminanaftalena 7-nitronaftalena 1-hidroksinaftalena (α-aminanaftalena) (β–nitronaftalena) (α -naftol)

b. Kereaktifan Senyawa PolisiklikSenyawa aromatik polisiklik lebih reaktif terhadap serangan oksidasi,

reduksi, dan substitusi dibandingkan senyawa benzena. Kereaktifan inidisebabkan kemampuan bereaksi dari suatu cincin, sementara cincinlainnya masih dipertahankan.1) Reaksi OksidasiAsam ftalat anhidrida dibuat dari oksidasi naftalena dengan katalisvanadium oksida. Persamaan reaksinya:

αβ

αβ

β βα α

18

45

6

7

3

2

98

105

6

7

3

2

1

4

4

101

2

3

9

56

7

8

209Senyawa Aromatik

V2O5

Udara kalor

C OH

O

C OH

O

O

O

O

-H2O

Naftalena Asam o-ftalat Asam ftalat anhidrida

O

O

O

+ C O

NH2

NH2

250oC

N

NH

N

NH

N

NN

N

Antrasena dan fenantrena dapat juga dioksidasi menjadi suatukuinon. Reaksinya:

CrO3 H2SO4Kalor

O

OAntrasena 9,10-antrakuinon

CrO3 H2SO4Kalor

OO

Fenantrena 9,10-fenantrakuinon

2) Reaksi ReduksiBerbeda dari benzena, senyawa polisiklik dapat dihidrogenasi

(direduksi) parsial pada tekanan dan suhu kamar.

KalorNa CH3COOH Tidak terjadi reaksi

Benzena

KalorNa CH3COOH

Naftalena Tetralin

Ftalosianina merupakan zat warna biru (monastral)pada tektil, disintesis dari bahan dasar asam ftalat

anhidrida

Kata Kunci• Polisiklik• Reaksi oksidasi• Reaksi reduksi• Tereduksi parsial


KalorNa CH3COOH

Antrasena 9,10-dihidroantrasena

Perhatikan bahwa sistem cincin yang tereduksi parsial masihmengandung cincin benzena. Sebagian besar sifat aromatik dari sistemcincin masih ada dan dipertahankan.

Untuk menghidrogenasi semua cincin aromatik dalam naftalenadapat dilakukan pada suhu dan tekanan tinggi. Persamaan reaksinya:

+ 5H2

Naftalena Dekalin

3) Reaksi SubstitusiSistem cincin aromatik polisiklik lebih reaktif terhadap serangan

substitusi daripada benzena. Naftalena mengalami reaksi substitusi terutamapada posisi atom karbon nomor-1. Beberapa contoh reaksi substitusi aromatikpolisiklik di antaranya reaksi brominasi dan reaksi sulfonasi.

a) Reaksi brominasiBerdasarkan hasil percobaan diketahui bahwa naftalena dapat

dibrominasi pada suhu kamar menggunakan katalis FeBr3. Reaksi yangterjadi menggunakan mekanisme reaksi yang ditunjukkan sebagai berikut.

Br2 + FeBr3⎯⎯→ FeBr4

– + Br+

FeBr4– FeBr3 + Br–

+ Br2

Br

+ HBr

Naftalena 1-bromonaftalena

b) Reaksi sulfonasiReaksi sulfonasi pada naftalena dilakukan sama seperti pada sulfonasi

benzena. Berdasarkan data hasil percobaan diketahui bahwa reaksisulfonasi naftalena dipengaruhi oleh suhu.

+ H2SO4

50oC

170oC

SO3H

SO3H

Pada suhu di bawah 60°C, naftalena bereaksi dengan asam sulfatpekat membentuk asam 1–naftalenasulfonat, tetapi pada suhu tinggi diatas 160°C, menghasilkan campuran produk dari asam 2–naftalenasulfonat(85%) dan asam 1–naftalenasulfonat (15%).

��

4,5-diaminonaftalena(zat antioksidan dalam minyak

pelumas)

Asam 1-naftalenasulfonat

Asam 2-naftalenasulfonat

225°C 35 atmPt

FeBr3

211Senyawa Aromatik

2. Senyawa Heterosiklik AromatikSenyawa heterosiklik aromatik adalah suatu senya a siklik di mana atom-

atom yang terdapat dalam cincin terdiri atas dua atau lebih unsur yang berbeda.Cincin heterosiklik dapat bersifat aromatik, sama seperti pada cincin benzena.

Senyawa heterosiklik banyak terdapat di alam sebagai suatu alkaloid(seperti, morfin, nikotin, dan kokain), asam-asam nukleat (pengembankode genetik), dan senyawa biologi lainnya. Contoh:

N

N

O

O

N

N

HN

N

O

O

N

N

N

N

O

O

NH

N

N

NCH3

Kafein Teobromin Teofilin Nikotin

Contoh-contoh senyawa tersebut tergolong senyawa heterosiklik.Dalam kerangka cincin, selain atom karbon, juga terdapat atom nitrogen.Ketiga struktur tersebut berbeda karena posisi gugus metil (teobromin danteofilin berisomer struktural). Perbedaan struktur ini menimbulkanperbedaan sifat fisika dan kimia.

Kafein terdapat dalam kopi yang bersifat candu. Teobromin terdapatdalam cokelat (chocolate) yang juga bersifat candu. Teofilin tergolongobat-obatan broncodilator (sesak napas). Nikotin terdapat dalam tembakaudan bersifat candu.

a. Tata Nama Senyawa HeterosiklikSama seperti senyawa polisiklik aromatik, senyawa heterosiklik

aromatik juga memiliki nama tertentu sebagai berikut.

NH

O S NH

N

S

N

N N

N

NN

NH

N

N NH

N

��

��

Penataan nama senyawa heterosiklik menggunakan sistem penomoran.Nomor terendah sedemikian rupa diberikan kepada atom selain karbonyang terkandung dalam cincin. Contoh:

NH

N

N

N

N

Penataan nama dapat juga menggunakan huruf unani untuksubstituen mono, sama seperti pada senyawa polisiklik aromatik.

Purina merupakan kerangka dasarpembentukan adenina dan guanina(senyawa pembentuk DNA).

Purine is a backbone component foradenine and guanine(the compounds of DNA structure).

NoteCatatan

N

NNH

NNH2

NH

NNH

NO

NH2

Adenina Guanina

3 4

2 5

1

54

6 2

1

3 65

7 2

8

34

1

CH3

CH3

H3C

CH3

CH3

H3C

CH3

NH

N

N

Nα

β β

α

β βγ

α α


b. Kereaktifan Beberapa Senyawa Heterosiklik1) Piridina (Cincin 6 Anggota)

Senyawa heterosiklik dengan enam anggota yang paling umumadalah piridina. Piridina memiliki struktur sama dengan benzena, berupacincin datar dengan lima atom karbon dan satu atom nitrogen. Setiapatom dalam cincin terhibridisasi secara sp2. Oleh karena piridina memilikisatu atom nitrogen yang bersifat elektronegatif maka senyawa piridinabersifat polar, sedangkan benzena bersifat nonpolar.

Piridina tidak dapat dialkilasi atau diasilasi seperti pada benzenamelalui reaksi Friedel-crafts. Piridina dapat disubstitusi oleh bromin hanyapada suhu tinggi dalam fasa uap sehingga diduga reaksi berlangsungmelalui pembentukan radikal bebas. Reaksi substitusi terjadi pada posisikarbon nomor 3.

N

300oC+ Br2N

Br+

N

BrBr

3-bromopiridina 3,5-dibromopiridina (37%) (26%)

Kesamaan lain antara piridina dan benzena adalah keduanya tahanterhadap serangan oksidasi. Reaksi oksidasi dapat terjadi pada gugussamping, sedangkan cincinnya tetap utuh.

CH3KMnO4 H2O H+

CO

OH

NCH3

KMnO4 H2O H+

NC

OOH

��

� �� !��"�#�$�%&

2) Kuinolina dan IsokuinolinaKuinolina adalah suatu heterosiklik cincin terpadu yang memiliki

struktur serupa naftalena, tetapi dibedakan adanya atom nitrogen padaposisi–1 dalam cincin. Adapun isokuinolina adalah isomer posisi darikuinolina yang memiliki atom nitrogen berada pada posisi–2.

Kuinolina dan isokuinolina, keduanya merupakan basa lemah (pKbmasing-masing adalah 9,1 dan 8,6). Reaksi substitusi terjadi pada posisi 5dan 8. Contoh:

N N

NO2

+N

NO2�� '��

!'�(&)��

!*)(&

N

COHN NH2

Isoniazida, digunakan untukmengobati penyakit TBC.

Kata Kunci• Hibridisasi• Kuinolina• Isokuinolina• Cincin 6 anggota• Cincin 5 anggota• Ikatan pi• Pengkutuban parsial

HNO3 H2SO4

0°C

213Senyawa Aromatik

N N

NO2

+N

NO2�� '��

!+,(&)��

!-,(&

3) Pirola (Cincin 5 Anggota)Pirola, furan, dan tiofena memiliki 5 anggota dalam cincin dan bersifat

aromatik. Sifat aromatik ini disebabkan kelima anggota dalam cincinmenyumbangkan dua elektron membentuk ikatan pi, seperti pada benzena.

Walaupun pirola mengandung atom nitrogen dalam cincin, tetapitidak bersifat basa sebagaimana piridina atau amina lain. Hal inidisebabkan pasangan elektron bebas pada atom nitrogen sudahdisumbangkan ke dalam cincin membentuk ikatan pi.

Oleh karena dalam cincin pirola kelebihan elektron, sedangkan atomnitrogen kekurangan elektron maka dalam pirola terjadi pengkutubanmuatan secara parsial. Akibatnya, pirola bersifat polar.

Sama seperti pada benzena, senyawa aromatik yang memiliki limaanggota dapat bereaksi melalui reaksi substitusi. Contoh:

NH

NH

NO2

NH

SO3

�� !+,(&

� �� !),(&

Hemin (sel darah merah)

N

N

N N

CH

CHHC

HC

CHH3CH2C

CH3

CH

CH2

CH3H2CCH2

COH

O

H3C

CH2

H2C

CHO

O

Fe Senyawa Porfirin tersusun dariempat cincin pirola melalui ikatanaza (-N=). Struktur ini merupakandasar dari senyawa hemin (dalamdarah) dan klorofil (dalam hijaudaun).

Porfirin is built of four pirola ringswith aza (-N=) bond. The strusture isbackbone of heme in the blood andchlorofile in the leaf.

NoteCatatan

HNO3 H2SO4

0°C

HNO3

(CH3CO)2 5°C

Piridina SO3

N

HN

N

NH

N

NN

N

Porfirin



1. Tuliskan struktur senyawa polisiklik berikut.a. Asam 3–hidroksi–2–naftoat (berguna untuk

menstabilkan vitamin B riboflavin)b. Asam 1–naftalenasetat (hormon pertumbuhan

tanaman yang mendorong untuk berbunga.2. Tuliskan persamaan reaksi beserta strukturnya antara

1–nitronaftalena dan asam asetat dengan katalis CrO3membentuk asam 3–nitro–1,2–ftalat.

3. Apa nama dari senyawa berikut berdasarkan IUPAC.

a.

NH

OCH3

b.

NH

H3C


c.

N

Cl

ClOH

(Kloroksina, obat ketombe)

4. Gambarkan struktur senyawa berikut.a. 2,4–dinitrofena,b. –fenilpirola,c. Asam furan–2–karboksilat.

Rangkuman1. Benzena memiliki rumus molekul C6H6, dengan ikatan

rangkap dua karbon-karbon terdelokalisasi.2. Semua senyawa karbon yang mengandung benzena

digolongkan sebagai turunan benzena, sepertialkilbenzena, fenil alkohol, asam benzoat, dan senyawabenzena lainnya.

3. Tata nama senyawa benzena didasarkan padapenomoran atau menggunakan kata depan orto–,meta–, para–. Di samping itu, penamaan senyawabenzena dengan nama trivial masih digunakan.

4. Benzena cenderung melakukan reaksi subtitusi daripada reaksi adisi. Beberapa reaksi substitusi benzenaadalah halogenasi, nitrasi, sulfonasi, asilasi, dan reaksifriedel-crafts.

5. Reaksi yang terjadi pada benzena menghasilkansenyawa turunan benzena, antara lain reaksi nitrasi,halogenasi, sulfonasi, dan pembentukan diazonium.

turunan benzena tersebut juga dapat mengalamireaksi lebih lanjut.

6. Senyawa aromatik polisiklik adalah senyawa dengandua atau lebih cincin benzena (polinuklir).

7. Ada tiga senyawa aromatik polisiklik yang umum,yaitu naftalena, antrasena, dan fenatrena.

8. Senyawa heterosiklik aromatik adalah senyawa siklikyang memiliki dua atau lebih unsur yang berbedadalam cincin.

9. Senyawa heterosiklik aromatik enam anggota yangumum adalah piridina, yaitu suatu basa lemah dengancincin bermuatan positif parsial.

10. Senyawa poliheterosiklik aromatik adalah suatuheterosiklik cincin terpadu yang memiliki strukturseperti naftalena, contohnya kuinolina dan isokuinolina.

11. Pirola, furan, dan trofena adalah senyawa aromatikheterosiklik yang memiliki lima anggota dalam cincin.

215Senyawa Aromatik


Pada bab ini Anda telah mempelajari struktur, tatanama, sifat, dan kegunaan senyawa benzena danturunannya serta senyawa aromatik lainnya. Anda jugatelah memahami hubungan struktur dengan kereaktifansenyawa aromatik tersebut, sekaligus menerapkanaturan tata namanya.

RefleksiSeperti yang telah Anda ketahui, sifat-sifat khas dari

senyawa aromatik tersebut dapat diterapkan dalamberbagai aplikasi, baik dalam kehidupan sehari-harimaupun dalam industri atau perdagangan. Misalnya,sebagai zat aditif, pewarna, pestisida, dan obat-obatan.

Bagaimana menurutmu aplikasi senyawa benzenadan turunannya serta senyawa aromatik lainnya di alam?Kemudian, dampak apa yang Anda ketahui daripenggunaan produk yang mengandung senyawa aromatikini baik dari segi keuntungan maupun kerugiannya?

Peta Konsep

Reaksi subtitusi

Reaksi reduksi

Reaksi oksidasi

Cincin 6 anggota

Poliaromatik

Cincin 5 anggota

Halogenasi

Nitrasi

Sulfonasi

Benzena

Polisiklik

Heterosiklik

atau (C6H6)

Reaksi Subtitusi

Halogenasi

Nitrasi

Sulfonasi

Asilasi

Friedel-crafts

Turunan benzena

Halogenasi

Sulfonasi

Senyawa siklikyang mengandung

atom lain selainatom C dan H

Reaksisubstitusi

Aromatik

rumus molekul

mengalamiantara

lainmenghasilkan

rumus molekul

mengalami antaralain

yaitu

mengalami

antaralain

antaralain

terdiri atas



A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.1. Toluena, fenol, dan tiofena dikenal sebagai senyawa

golongan ....A. parafin D. aromatikB. heterosiklik E. sikloalkenaC. polisiklik

2. Di antara sifat-sifat benzena berikut, yang merupakanakibat langsung dari kestabilan cincin dengan elektronterdelokalisasi adalah ....A. perubahan entalpi pembentukan standar berharga

positifB. tidak memiliki sifat konduktor listrikC. titik didih rendahD. ketahanan terhadap serangan kimia dari suatu

pereaksiE. kecenderungan menjalani reaksi substitusi

daripada reaksi adisi atau kondensasi3. Panjang ikatan C–C adalah 0,154 nm dan C=C adalah

0,134 nm. Panjang ikatan karbon-karbon dalam molekulbenzena adalah ....A. 0,124 nmB. 0,134 nmC. 0,139 nmD. 0,16 nmE. 0,154 nm

4. Struktur benzena dapat digambarkan dalam duabentuk struktur seperti berikut.

Struktur tersebut menyatakan gejala ....A. kondensasiB. tautomeriC. isomeriD. resonansiE. rasemasi

5. Ikatan rangkap pada benzena berbeda dengan ikatanrangkap pada alkena. Hal ini disebabkan ....A. energinya lebih kuat dari alkenaB. terdelokalisasiC. tidak dapat diadisiD. cincin benzena stabilE. panjang ikatannya berbeda

6. Senyawa berikut memiliki nama ....

COOH

O2N NO2

A. asam 3,5–dinitrobenzoatB. asam 1,3–dinitrobenzoatC. 1,3–dinitro–5–karboksilbenzenaD. 1,3,5–dinitrobenzoatE. 1,3–dinitrobenzilalkohol

7. Anilin merupakan senyawa turunan benzena denganrumus kimia ....

A. CH3 D. NO2

B. NH2 E. CH

O

C. OH

8. Ebtanas 1999:Turunan benzena berikut yang disebut asam orto–hidroksibenzoat adalah ....

A.C

HO O

OH

D.C

O OH3C

B.C

HO O

OH

E.C

HO O

OH

HO

C.C

HO O

OH

9. Senyawa aromatik berikut.

C

HC

CH3

H2C

CH2

H2C

CH2

H3C

Menurut IUPAC diberi nama ....A. oktenilbenzenaB. 3–fenil–2–oktenaC. pentil benzilpropena

217Senyawa Aromatik

D. isooktenilbenzenaE. benziloktena

10. Meskalina adalah salah satu obat penenang, denganstruktur sebagai berikut.

OCH3

H3CO OCH3

H2C

H2C NH2

Senyawa ini tergolong turunan benzena dari ....A. karboksilat D. ketonB. alkohol E. eterC. aldehid

11. Jumlah isomer dari dinitrobenzena adalah ....A. 1 D. 4B. 2 E. 6C. 3

12. Jika benzena dinitrasi dengan menggunakan campuranHNO3 dan H2SO4 pekat, spesi yang mula-mulamenyerang molekul benzena adalah ....A. NO3

– D. HNO3B. NO2

+ E. HSO4–

C. NO2–

13. Jenis reaksi benzena dengan HNO3 dalam asam sulfatpekat adalah ....A. eliminasi D. oksidasiB. substitusi E. esterifikasiC. adisi

14. GRE Test 2000:Nitrasi klorobenzena (C6H5–Cl) oleh campuran HNO3dan H2SO4 menghasilkan produk utama ....

A.NO2

B. H3OS NO2 + HCl

C. Cl NO2 +

NO2

Cl

D. Cl

NO2

E. Cl

NO2

Cl

NO2

NO2

+

15. Benzena direaksikan dengan asam sulfat pada kondisitertentu menurut persamaan berikut.C6H6(aq) + H2SO4(aq) ⎯→ C6H5SO3H(aq) +H2O( )Pada reaksi ini, asam sulfat bertindak sebagai ....A. zat pendehidrasiB. oksidatorC. suatu asam kuatD. zat pengadisiE. zat pensubstitusi

16. Jika gas klorin dialirkan ke dalam toluena yangmendidih, akan dihasilkan ....A. benzil kloridaB. fenil kloridaC. o–klorotoluenaD. p–klorotoluenaE. m–klorotoluena

17. Di antara pereaksi berikut yang dapat digunakan untukmengoksidasi metilbenzena menjadi asam benzoatadalah ....A. gas klorinB. larutan I2 dan NaOH dalam airC. campuran H2SO4 pekat dan HNO3 pekatD. larutan KMnO4 dalam basaE. larutan H2O2

18. Hasil reaksi antara fenilmetanol (C6H5–CH2OH) danetanoil klorida (CH3COCl) adalah ....A. C6H5OCOCH3B. C6H5COCH3C. C6H5CH2ClD. C6H5CH2COClE. C6H5CH2OCOCH3

19. Senyawa 1,2–dimetilbenzena direaksikan denganlarutan KMnO4 panas dalam suasana basa. Kemudian,hasil reaksi diolah dengan larutan asam. Produk yangdihasilkan adalah ....A.

B. COOH

C. CH2

CH2

D. COOH

COOH

E. CH3

COH

O


20. Jika metilbenzena direaksikan dengan bromin denganbantuan katalis, terbentuk dua isomer dari senyawamonobromobenzena, yaitu ....A. CH2Br CH3

Br

B. CH3

Br

CH3

Br

C. CH3

Br

CH3

Br

D. CH2Br CH3

E. CH3

Br

CH3

Br

21. UMPTN 1999 A:Oksidasi sempurna senyawa toluena akan meng-hasilkan ....A. fenol D. anilinB. benzaldehida E. asam benzoatC. nitrobenzena

22. Di antara zat berikut yang akan membentuk asambenzoat jika dioksidasi adalah ....

A. CH2CH3 D. CHO

CH3

B. OCH2CH3 E. CH2OH

CH3

C. OCH2CH3

23. Di antara senyawa berikut yang dapat digunakan untukmembuat garam diazonium jika direaksikan denganHNO2 pada 5°C adalah ....A. NH2

D. CONH2

B. CH2NH2 E. NHCH3

C. CH3

NH2

24. Jika fenilamina diolah dengan larutan NaNO2 dalamair bersama HCl pada 0°C, kemudian dipanaskanhingga 60°C, produk yang dihasilkan adalah ....

A. OH D. NH2

OH

B. NO E. N2+Cl-

C. NO2

25. Senyawa turunan benzena berikut yang dapat bereaksidengan basa membentuk garam adalah ....A. klorobenzenaB. fenolC. nitrobenzenaD. anilinE. bromobenzena

26. Senyawa berikut yang tergolong pemanis makananyang diizinkan oleh Depkes adalah ....A. indigotin D. sakarinB. kumarin E. kafeinC. metionin

27. Zat aditif berikut digunakan sebagai pengawet makanandan berperan sebagai antioksidan, kecuali ....A. BHT D. asam benzoatB. BHA E. parabenC. propilgalat

219Senyawa Aromatik

28. Nama sistematis (IUPAC) dari propilgalat sebagaipengawet makanan adalah ....A. asam 3,4,5–trihidroksi benzoatB. asam 3,4,5–trihidroksi–1–propil benzoatC. asam polihidroksibenzoatD. 1–propil–3,4,5–trihidroksibenzoatE. asam 3,4,5–trihidroksibenzoat n–propil ester

29. Parasetamol banyak digunakan sebagai obat penurunpanas, memiliki rumus struktur ....A.

B.

C.

D.

E.

30. Pewarna tekstil yang berwarna biru adalah ....A. brom timol biruB. asam 4'–dimetilaminoazobenzena–4–sulfonatC. ftalosianinD. indigotinE. p–hidroksiazobenzena

31. Senyawa berikut yang bukan insektisida adalah ....A. DDTB. sevinC. parationD. baygonE. 2,4,5–T

32. Nama umum dari senyawa berikut adalah asam 1,6–cleve digunakan sebagai zat warna tektil.

Nama yang tepat menurut IUPAC adalah ....A. 1–amino–6–sulfonaftalenaB. 2–sulfon–5–aminonaftelenaC. 8–amino–3–sulfonaftalenaD. 5–aminonaftalenasulfonatE. 6–sulfonaftalenamino

33. Produk utama yang diperoleh jika senyawa fenantrenaberikut dioksidasi dalam suasana asam adalah ....

A. 3–metil–9,10–fenantrakuinonB. 5–metil–9–fenantrolinC. 3–metil–9,10–dihidroksifenantrenaD. asam 3–fenantroatE. fenantradehida

34. Senyawa heterosiklik berikut.

Menurut IUPAC diberi nama ....A. 3–metilfuranB. 3–metiltiofenaC. 3–metilpirolaD. 4–metilpirolaE. metilfiranosa

35. Senyawa berikut yang merupakan basa paling kuatadalah ....A. D.

B. E.

C.


B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. Tuliskan nama senyawa berikut menggunakan kata

depan orto–, meta–, para–, dengan aturan IUPAC.

CH3

NH2

CH3

NH2

CH3

NH2OH

COOH

HO

COOH

2. Lengkapi dan setarakan persamaan berikut. Dengancatatan, setiap reaksi menggunakan katalis.

a. CH3

+

CH3

Br

b.+ Cl2

FeCl3

3. Berdasarkan pemahamanmu tentang reaksi gugusfungsi, perkirakan reaksi senyawa berikut dengan (a)air brom, (b) natrium.

HO CH CHH2C CHO

4. Obat panadol mempunyai struktur molekul sebagaiberikut.

HOHN C CH3

O

a. Apakah nama kimia panadol menurut IUPAC?b. Termasuk gugus fungsional apakah panadol itu?

5. Tuliskan nama senyawa berikut berdasarkan sistemIUPAC.

NH

CH3

N

N NH

N

H2N

6. Ramalkan produk utama dari reaksi berikut.a.

N

+ HBr

b.FeBr3

N

+ Br2

Makromolekul

Anda tentu telah mengenal merk-merk produk, seperti nilon, teflon,dan plastik. Semua itu merupakan bahan sintetis yang tersusun darisenyawa makromolekul. Adapun pati, struktur genetis DNA, protein,karet alam, dan karbohidrat adalah senyawa makromolekul alami.

Makromolekul adalah senyawa yang memiliki ukuran sangat besar, dapatberupa siklik (cincin), rantai, atau gabungan siklik dan rantai. Senyawayang tergolong makromolekul adalah polimer dan biomolekul (karbohidratdan protein). Polimer diartikan sebagai senyawa yang memiliki massa molekulbesar membentuk rantai dengan satuan berulang. Bagaimanakah struktur,penggolongan, dan sifat dari senyawa makromolekul itu? Anda akanmengetahuinya setelah mempelajari bab ini.

A. PolimerB. KarbohidratC. Protein

mendeskripsikan struktur, tata nama, penggolongan, sifat dan kegunaanmakromolekul (polimer, karbohidrat, dan protein).




221

Plastik terbuat dari makromolekul polimer.

Sumber: www.canamplastics.com

Bab

8


A. PolimerPolimer didefinisikan sebagai senya a yang memiliki massa molekul

besar dengan struktur berupa rantai, tersusun atas monomer yang berulang.Ada dua jenis polimer berdasarkan sifatnya, yaitu polimer termoset dantermoplastik.

1. Bentuk PolimerPolimer dibentuk melalui ikatan antarmonomer secara berulang, yang

memiliki massa molekul kecil. Misalnya polietilena, dibentuk melaluipolimerisasi molekul etilena.

Etilena (etena) Polietilena

CH2 = CH2 ⎯⎯→CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

n

Polietilena adalah polimer rantai lurus karena membentuk ikatankarbon-karbon yang memanjang. Akibat pertumbuhan rantai, polimer dapatberlipat secara acak (Gambar 8.2a) atau bercabang (Gambar 8.2b).

Polimer yang berikatan silang dapat menghubungkan antarrantaipolimer. Polimer yang berikatan silang antarrantai polimer bersifat lebihplastis. (Gambar 8.2c)

Gambar 8.1Setiap atom C dalam polimer

rantai lurus mempunyaigeometri tetrahedral.

Polimer plastis terdapat pada vulkanisasi karet akibat dari pemasokanrantai-rantai pendek dari atom belerang yang mengikat rantai polimerpada karet alam. Jika jumlah ikatan silang relatif besar, polimer menjadilebih tegar.

entuk polimer lurus dan bercabang digolongkan sebagai polimertermoplastik. Polimer ini meleleh jika dipanaskan dan dapat dimodelkanke dalam berbagai bentuk, dan bentuknya dapat dipertahankan jikadidinginkan.

katan silang yang banyak dan kuat akan menghasilkan polimer termoset.Sekali ikatan silang dibentuk, polimer ini akan mengambil bentuk yangtidak dapat diubah lagi jika sifat plastisnya tidak dirombak secara kimia.

Gambar 8.2(a) Polimer rantai lurus dengan

lipatan secara acak(b) Polimer dengan rantai

bercabang(c) Polimer yang berikatan silang di

antara rantai polimer

(a) (b) (c)

1. Apakah yang dimaksud dengan monomer?2. Karbohidrat mengandung gugus aldehid. Jelaskan oleh Anda salah satu cara

mengidentifikasi karbohidrat.3. Mengapa polimer, karbohidrat, dan protein digolongkan ke dalam senyawa

makromolekul?

Tes Kompetensi Awal

223Makromolekul

2. Homopolimer dan KopolimerHomopolimer adalah polimer yang tersusun dari monomer yang sama (tunggal).

Adapun kopolimer adalah polimer yang dibentuk oleh lebih dari satu jenis monomer.Polietilen adalah contoh homopolimer, dibentuk hanya dari monomer

etilena. Jika etilena (CH2=CH2) dan propilena (CH2=CH–CH3)digabungkan membentuk polimer, akan terbentuk kopolimer.

CH2=CH2 + CH2=CH–CH3⎯ →⎯ [(–CH2–CH2–)x (–CH2–CH–)y]

Kopolimer dapat digolongkan kembali berdasarkan pada caramomoner disusun sepanjang rantai polimer. Ada kopolimer blok, ada jugakopolimer cangkok baik random maupun teratur, seperti ditunjukkan padaGambar 8.3.

Kopolimer random mengandung satuan berulang secara acak.Kopolimer teratur mengandung satuan berulang yang bergantian secarateratur. Kopolimer blok terjadi dalam blok-blok tertentu dengan panjangberbeda. Kopolimer cangkok mempunyai rantai satu satuan berulang yangdicangkokkan pada rantai utama polimer lain.

3. Pembentukan PolimerCarothers, pakar kimia USA menggolongkan mekanisme polimerisasi

ke dalam dua golongan, yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi.Polimerisasi adisi melibatkan reaksi rantai. Penyebab reaksi rantai dapat

berupa radikal bebas atau ion. Polimerisasi adisi terjadi pada senya a yangmemiliki ikatan rangkap, seperti etena.

Polimerisasi kondensasi adalah reaksi dua molekul bergugus fungsi lebihdari satu menghasilkan molekul besar dengan gugus fungsi yang juga lebih darisatu diikuti penyingkiran molekul kecil.

a. Polimerisasi AdisiPolimerisasi adisi terjadi dalam tiga tahap, yaitu pemicuan, perambatan,

dan pengakhiran. Oleh karena pembawa rantai dapat berupa ion atauradikal bebas maka polimerisasi adisi digolongkan ke dalam polimerisasiradikal bebas dan polimerisasi ion.

1) Radikal BebasRadikal bebas biasanya dibentuk melalui penguraian zat kurang stabil

dengan energi tertentu. Radikal bebas menjadi pemicu pada polimerisasi.Zat pemicu berupa senyawa peroksida, seperti dibenzoil peroksida danazodiisobutironitril.

Jika radikal bebas dinyatakan dengan R• dan molekul monomerdinyatakan dengan CH2=CHX maka tahap pemicuan dapat digambarkansebagai berikut.

R• + H2C = CHX ⎯ →⎯ R – CH2 – CHX•Tahap perambatan adalah perpanjangan (elongasi) radikal bebas yang

terbentuk pada tahap pemicuan dengan monomer-monomer lain:

R – CH2 – CHX• + CH2=CHX ⎯ →⎯ R – CH2 – CHX – CH2 – CHX•Tahap pengakhiran dapat terjadi dengan cara berikut.

R CH2 – CHX• + • XHC – H2C R⎯ →⎯ R CH2– CHX – XHC – H2C Ratau melalui reaksi disproporsionasi:R CH2–CHX• + •XHC–H2C R⎯⎯→R CH2–CH2X + XHC=HC R

Gambar 8.4Dibenzoil peroksida mudahmenjadi radikal bebas.

[–A–B–B–A–B–B–B–B–A–A–]Kopolimer acak

[–A–B–A–B–A–B–A–B–A–B–]Kopolimer beraturan

[–A–A–A–B–B–B–A–A–A–B–]Kopolimer blok

[–A–A–A–A–A–A–A–A-A–A–]BB–B–B–B–B–B–

Kopolimer cangkok

Gambar 8.3Beberapa model kopolimer

Kata Kunci• Monomer• Polimer termoset• Polimer termoplastik• Homopolimer• Kopolimer• Polimerisasi adisi• Polimerisasi kondensasi

CH3


Laju polimerisasi dapat dikendalikan dengan menggunakan zatpenghambat (inhibitor) dan pelambat (retarder). Penghambat bereaksidengan radikal bebas ketika radikal bebas terbentuk. Polimerisasi tidakakan berlanjut sebelum seluruh zat penghambat habis terpakai.

Kuinon dapat bertindak sebagai zat penghambat bagi banyak sistempolimerisasi sebab kuinon bereaksi dengan radikal bebas menghasilkanradikal yang mantap akibat resonansi. Radikal bebas yang mantap initidak dapat memicu polimerisasi lebih lanjut.

Zat pelambat yang biasa digunakan adalah gas oksigen. Gas ini kurangreaktif dibandingkan dengan penghambat. Cara kerja zat pelambat adalahmelalui persaingan dengan monomer untuk bereaksi dengan radikal bebassehingga laju polimerisasi menurun. Persamaannya:

R CH2 – CHX• + O2⎯ →⎯ R – CH2 CH2X – O – O–

2) Polimerisasi IonikPolimerisasi adisi dapat terjadi melalui mekanisme yang tidak

melibatkan radikal bebas. Dalam hal ini, pembawa rantai dapat berupa ionkarbonium (polimerisasi kation) atau ion karbanion (polimerisasi anion).

Dalam polimerisasi kation, monomer pembawa rantai adalah ionkarbonium. Katalis untuk reaksi ini adalah asam Lewis, seperti AlCl3,BF3, TiCl4, SnCl4, H2SO4, dan asam kuat lainnya.

Polimerisasi radikal bebas memerlukan energi atau suhu tinggi,sebaliknya polimerisasi kation paling baik dilakukan pada suhu rendah.Misalnya, polimerisasi 2–metilpropena berlangsung optimum pada –100oCdengan adanya katalis BF3 atau AlCl3.

Polimerisasi kation terjadi pada monomer yang memiliki gugus yangmudah melepaskan elektron. Dalam polimerisasi yang dikatalis oleh asam,tahap pemicuan dapat digambarkan sebagai berikut.

HA adalah molekul asam, seperti HCl, H2SO4, dan HClO4. Padatahap pemicuan, proton dialihkan dari asam ke monomer sehinggamenghasilkan ion karbonium (C+).

Gambar 8.5Pada kemasan plastik biasanya

terdapat simbol di bagian bawahnya,simbol tersebut menunjukkan

komposisi polimernya.

HA + H2C = CHX ⎯ →⎯ C+H3C

H

X

+ A–

C+H3C

H

X

+ H2C = CHX ⎯ →⎯ CH2C

H

X

H2C C+

H

X


SekilasKimia

NilonNilon merupakan suatu jenis

polimer sintetik yang diciptakan pada1935 oleh Wallace Carothers diDuPont. Produk pertama adalah sikatgigi berbulu nilon (1938), dilanjutkandengan stoking untuk wanita pada1940.

Nilon tersusun atas monomeryang dihubungkan dengan ikatanpeptida (ikatan amida) dan seringdiistilahkan dengan poliamida (PA).Nilon merupakan polimer pertamayang sukses secara komersial danmerupakan serat sintetik pertamayang dibuat seluruhnya dari bahananorganik (batu bara, air, dan udara).

Nilon digunakan sebagai bahanparasut setelah Amerika Serikatmemasuki Perang Dunia II (1941).Oleh karenanya, stoking sulitdiperoleh hingga Perang Dunia IIberakhir. Perambatan berupa adisi monomer terhadap ion karbonium, prosesnya

hampir sama dengan perambatan pada radikal bebas.

123456

Nomor Singkatan PolimerPET

HDPEPVCLDPE

PPPS

PolyethyleneterephthalateHigh density polyethylene

Polyvinyl chlorideo density polyethylene

PolypropylenePolystyrene

Tabel 8.1 Beberapa Singkatan Polimer

225Makromolekul

Pengakhiran rantai dapat terjadi melalui berbagai proses. Proses palingsederhana adalah penggabungan ion karbonium dan anion pasangannya(disebut ion lawan).

Dalam polimerisasi anion, monomer pembawa rantai adalah suatukarbanion (C–). Dalam hal ini, monomer pembawa rantai adalah yangmemiliki gugus dengan keelektronegatifan tinggi, seperti propenitril(akrilonitril), 2–metilpropenoat (metil metakrilat), dan feniletena (stirena).

Seperti polimerisasi kation, reaksi polimerisasi anion optimum padasuhu rendah. Katalis yang dapat dipakai adalah logam alkali, alkil, aril,dan amida logam alkali.

Contohnya adalah kalium amida (KNH2) yang dalam pelarut amoniacair dapat mempercepat polimerisasi monomer CH2=CHX dalam amonia.Kalium amida akan terionisasi kuat sehingga pemicuan dapat berlangsungseperti berikut.

Perambatan merupakan adisi monomer pada karbanion yangdihasilkan, yaitu:

H2C C:-

H

X

H2N + H2C C

H

X

⎯⎯→H2C C

H

X

H2NH2C C:-

H

XProses pengakhiran pada polimerisasi anion tidak begitu jelas seperti

pada polimerisasi kation sebab penggabungan rantai anion dengan ionlawan (K+) tidak terjadi. Namun demikian, jika terdapat sedikit air,karbon dioksida, atau alkohol akan mengakhiri pertumbuhan rantai.

b. Polimerisasi KondensasiPolimerisasi kondensasi melibatkan penggabungan molekul kecil

membentuk molekul besar melalui reaksi kondensasi. Jika etanol danasam asetat dipanaskan dengan sedikit asam sulfat pekat, akan terbentukester etil asetat disertai penyingkiran molekul air. Reaksi esterifikasi akanberhenti, sebab tidak ada gugus fungsi lagi yang dapat membentuk polimer.

Namun demikian, jika setiap molekul pereaksi mengandung dua ataulebih gugus fungsional maka reaksi berikutnya boleh jadi terbentuk.Misalnya, reaksi antara dua monomer asam heksanadioat (asam adipat)dan etana–1,2–diol (etilen glikol).

C

O

HO

(CH2)4 C

O

OH

+ CH2

HO

CH2

OH

C

O

HO

(CH2)4

O CH2 CH2

OH+ H2O

CO

Gambar 8.6Petugas pemadam kebakaranselalu memakai pakaian tahanapi yang terbuat dari polimer.

H2N– + H2C C

H

X

⎯⎯→H2C C:-

H

X

H2N


CH2C

H

X

H2C C+

H

X

+ A– ⎯⎯→ CH2C

H

X

H2C C

H

X

A

Kata Kunci• Laju polimerisasi• Polimerisasi radikal bebas• Polimerisasi ionik


Dapat dilihat bahwa hasil reaksi masih mengandung dua gugusfungsional. Oleh karenanya, reaksi berikutnya dengan monomer dapatterjadi, baik pada ujung hidroksil maupun pada ujung karboksil.

Polimer yang terbentuk mengandung satuan berulang (–OCH2–CH2–OOHCH–(CH2)4–CO–). Massa molekul bertambah secara bertahap danwaktu reaksi sangat lama jika diharapkan massa molekul polimer yangterbentuk sangat besar. Jadi, polimerisasi kondensasi berbeda denganpolimerisasi adisi.

Pada polimerisasi kondensasi tidak terjadi pengakhiran. Polimerisasiberlangsung terus sampai tidak ada lagi gugus fungsi yang dapat membentukpolimer. Namun demikian, reaksi polimerisasi dapat dikendalikan denganmengubah suhu. Misalnya, reaksi dapat dihentikan dengan caradidinginkan, tetapi polimerisasi dapat mulai lagi jika suhu dinaikkan.

Cara menghentikan reaksi yang lebih kekal adalah denganmenggunakan penghentian ujung. Misalnya, penambahan sedikit asamasetat pada reaksi pertumbuhan polimer. Oleh karena asam asetat bergugusfungsional tunggal, sekali asam itu bereaksi dengan ujung rantai yangsedang tumbuh maka tidak akan terjadi lagi reaksi lebih lanjut. Jadi,polimerisasi yang sedang berlangsung dapat dikendalikan.

Tuliskan persamaan reaksi untuk menghentikan pertumbuhan polimer dari reaksiasam adipat dan etilen glikol menggunakan asam asetat. Selain dengan asam asetat,senyawa apa lagi yang dapat digunakan?

Kegiatan Inkuiri

Kerjakanlah di dalam buku latihan.1. Ada dua jenis polietilen, yaitu polietilen massa jenis

tinggi (0,94 g cm–3, polimer linear) dan polietilenkerapatan rendah (0,92 g cm–3, polimer bercabangdengan rantai samping pendek). Bagaimana strukturdari kedua polimer ini? Jelaskan.

2. Monomer apa yang digunakan untuk membuatpolimer berikut? Sebutkan jenis polimerisasinya?

a.

F F F F F F n

b.O O O O

O O O n

c.H2C

H2C

CH3 CH3 CH3

n


3. Polikarbonat merupakan polimer termoplastik yangdigunakan dalam lensa kacamata plastik.Polikarbonat dibuat dari reaksi bisfenol (BPA) danfosgen (COCl2). Persamaan reaksinya:

HO C OH

CH3

CH3

+ COCl2NaOHKatalis⎯⎯⎯→ Polikarbonat + NaCl + H2O

Fenol digunakan untuk menghentikan pertumbuhanpolimer.a. Gambarkan struktur rantai polikarbonat yang

terbentuk dari reaksi di atas.b. Sebutkan jenis polimerisasinya: adisi atau

kondensasi?

227Makromolekul

Beberapa monosakarida ditunjukkan berdasarkan jumlah atomkarbon, seperti berikut ini.a. Treosa dan eritrosa merupakan suatu tetrosa.b. Ribosa, arabinosa, xilosa, dan liksosa merupakan suatu pentosa.c. Glukosa, manosa, galaktosa, dan fruktosa merupakan suatu heksosa.

CCCH2

H OHCC

H2CHO H

O H

HO

H O

OH

Cermin

D-gliseraldehid L-gliseraldehid

B. KarbohidratKarbohidrat merupakan makromolekul yang paling banyak ditemukan

di alam dengan rumus umum Cn(H2O)m. Karbohidrat terbentuk padaproses fotosintesis dengan bantuan energi matahari.

nCO2(g) + mH2O( ) ⎯⎯⎯⎯⎯→Energi matahari Cn(H2O)m + nO2

Pengubahan energi matahari menjadi energi kimia dalam biomolekulmenjadikan karbohidrat sebagai sumber utama energi metabolit untukorganisme hidup. Karbohidrat didefinisikan sebagai senya a polihidroksi-aldehid atau polihidroksi-keton dan turunannya. Karbohidrat digolongkan kedalam monosakarida, oligosakarida, dan polisakarida.

1. MonosakaridaMonosakarida merupakan sakarida paling

sederhana yang tidak dapat diuraikan lagi menjadimolekul lebih sederhana secara hidrolisis. Monosakaridapaling sederhana adalah gliseraldehida (suatualdosa) dan isomernya adalah dihidroksiaseton(suatu ketosa).

Suatu monosakarida tidak hanya dibedakanberdasarkan gugus fungsinya, tetapi juga dapatdibedakan dari jumlah atom karbonnya. Ber-dasarkan gugus fungsi, monosakarida yangmengandung gugus aldehid disebut aldosa(aldehid dan -osa), sedangkan monosakarida yangmengandung gugus keton disebut ketosa (ketondan -osa).

Berdasarkan jumlah atom karbon, monosakarida digolongkan kedalam tri–, tetra–, penta–, dan heksa–. Contohnya adalah triosa, suatumonosakarida dengan tiga atom karbon.

Semua monosakarida lain dianggap sebagai turunan dari triosa,khususnya –gliseraldehida.

Gambar 8.7Proses fotosintesis yang terjadi padadaun menghasilkan karbohidrat.

Sumber: Botany, 1997

Kata Kunci• Polihidroksi aldehid• Polihidroksi keton


Gambar 8.8Penggolongan monosakarida

berdasarkan jumlah atom karbonnya

Struktur molekul monosakarida ditulis berdasarkan pengajuan dariEmil Fischer. Kerangka karbon digambarkan secara siklik. Gugus aldehidatau keton diarahkan ke atas dan gugus –OH terakhir diarahkan kebawah atau ke atas.

Suatu aldosa seperti glukosa membentuk cincin piranosa lingkar enam.Adapun ketosa seperti fruktosa membentuk cincin furanosa lingkar lima.

Gambar 8.9Glukosa membentuk cincin enam

glukopiranosa. Dua isomer berbedapada gugus –OH yang terikat pada

atom C1.

Pada struktur linear, gugus –OH dituliskan ke arah kanan untuk–isomer atau ke arah kiri untuk –isomer. Kedua isomer tersebut dikenal

CHO

CH2OH

H OH

CHO

CH2OH

H OHH OHH OH

CHO

CH2OH

OH HH OHH OH

CHO

CH2OH

H OHH OHH OHH OH

CHO

CH2OH

H OHHO H

H OHH OH

CHO

CH2OH

HO HHO H

H OHH OH

CHO

CH2OH

H OHH OH

HO HH OH

CHO

CH2OH

HO H H OHHO H

H OH

CHO

CH2OH

H OHHO HHO H

H OH

CHO

CH2OH

HO HHO H

HH OH

HO

CHO

CH2OH

OH HH OHH OHH OH

CHO

CH2OH

H OHHO H

H OH

CHO

CH2OH

OH HH

H OHOH

CHO

CH2OH

H OHH OH

CHO

CH2OH

OH HH OH

D-gliseradehid

D-eritrosa D-treosa

D-ribosa D-arabinosa D-liksosa

D-alosa D-altrosa D-glukosa D-manosa D-gulosa D-idosa D-galaktosa D-talosa

D-xilosa

229Makromolekul

sebagai bentuk alfa (a) dan bentuk beta (b). Keduanya berbeda padaatom karbon pertama (C1) dalam hal posisi gugus –OH.

Glukosa (C6H12O6) dinamakan juga dekstrosa adalah komponen daripolisakarida seperti selulosa, pati, dan glikogen. Dalam medis, glukosasering disebut gula darah sebab glukosa diketahui dalam aliran darahcukup melimpah.

Darah manusia normal mengandung sekitar 1 g L–1. Orang yangberpenyakit diabetes tidak dapat mengasimilasi dan mengeliminasi glukosamelalui ginjal. Jika dalam 100 mL urine terdapat sekitar 8 – 10 g glukosamaka dapat diduga orang itu berpenyakit diabetes.

Fruktosa disebut juga levulosa atau gula buah, memiliki rumusmolekul sama seperti glukosa, tetapi mengandung keton sebagai gugusfungsionalnya. Fruktosa yang terdapat pada buah-buahan dan madumerupakan monosakarida, ditemukan menyatu dengan glukosa dalambentuk disakarida. Di antara semua sakarida, fruktosa paling manis. Fruktosadua kali lebih manis dibandingkan dengan sukrosa dengan berat yang sama.

Jika suatu sakarida dilarutkan dalam air, akan terjadi peristiwa yangdisebut mutarotasi, yaitu rotasi optik dengan nilai yang khas untuk setiapsakarida. Peristiwa mutarotasi disebabkan perubahan bentuk dari isomera menjadi isomer b atau sebaliknya.

2. Oligosakarida dan PolisakaridaDua atau lebih monosakarida bergabung membentuk suatu senyawa

dinamakan oligosakarida. Jumlah maksimum monomer yang tergolongoligosakarida tidak pasti, tetapi umumnya sampai delapan monomer.

Disakarida terdiri atas dua monosakarida. Ikatan yang menghubungkankedua monosakarida itu disebut ikatan glikosida, dibentuk dengan carakondensasi gugus hidroksil pada atom karbon nomor satu dengan gugushidroksil dari salah satu atom karbon nomor 2, 4, atau 6 pada monosakaridayang lain.

Gambar 8.10Fruktosa melangsungkan reaksireversibel menghasilkan bentukisomer a dan isomer b dari cincinlima fruktofuranosa.

Kata Kunci• Mutarotasi• Ikatan glikosida


Gambar 8.11Struktur molekul selulosa, terdiri

atas monomer b-D-glukosamelalui ikatan b-1,4-glikosida

Maltosa adalah disakarida yang dibangun dari dua glukosa. Dalammaltosa, jembatan oksigen terbentuk antara atom karbon nomor 1 danatom karbon nomor 4 dari –glukosa lain. Ikatan yang terbentukdinamakan ikatan 1 → 4 glikosida.

Fruktosa dan glukosa juga dapat membentuk suatu disakarida,dinamakan sukrosa atau gula tebu. Adapun, laktosa terbentuk dari

–galaktosa dan –glukosa.

Polisakarida terdiri atas rantai monosakarida. Polisakarida dapatdigolongkan ke dalam dua kelompok besar secara fungsional, yaitupolisakarida struktural dan polisakarida nutrien.

Polisakarida struktural berfungsi sebagai pembangun komponenorganel sel dan sebagai unsur pendukung intrasel. Polisakarida yangtermasuk golongan ini adalah selulosa (ditemukan dalam dinding seltanaman), kitosan, kondroitin, dan asam hialuronat.

Polisakarida nutrien berperan sebagai sumber cadangan mono-sakarida. Polisakarida yang termasuk golongan ini adalah paramilum,pati, dan glikogen.

a. SelulosaSelulosa merupakan polisakarida yang banyak dijumpai dalam

dinding sel tanaman. Selulosa merupakan polimer tidak bercabang,terbentuk dari monomer b– –glukosa melalui ikatan b(1 → 4)glikosida. Panjang rantai beragam, dari beberapa ratus sampai ribuanunit glukosa.

Dalam dinding sel tanaman, sejumlah besar selulosa bergabungmembentuk rantai silang, serabut paralel, atau bundel yang merupakanrantai tersendiri.

Fruktosa Glukosa Sukrosa

Saat ini kitosan sedang diujikegunaannya sebagai pengawetpada makanan, pengganti formalinyang berpotensi sebagai racun.

Nowadays, useful of kitosan has beentesting as presertive for the food,substitution of formalin, which haspotentially as poison.

NoteCatatan

b. GlikogenGlikogen adalah homopolisakarida nutrien bercabang, terdiri dari satuan

glukosa berikatan → dan → . Glikogen umumnya ditemukan dalamhampir semua sel hewan, juga protozoa dan bakteri. Pada manusia danvertebrata, glikogen ditemukan dalam hati dan otot, yang merupakankarbohidrat cadangan.

Mahir MenjawabHidrolisis suatu disakaridamenghasilkan glukosa dan fruktosa.Disakarida tersebut adalah ....A. laktosaB. selulosaC. sukrosaD. galaktosaE. maltosaPembahasanDisakarida dan hasil reaksi hidrolisis:

1. Sukrosa ⎯⎯→2H O glukosa +fruktosa

2. Maltosa ⎯⎯→2H O glukosa + glukosa

3. Laktosa ⎯⎯→2H O galaktosa+ glukosa

Jadi, disakarida tersebut adalahsukrosa. (C)

UNAS 2005–2006

231Makromolekul

Gambar 8.12Sapi dapat mencerna rumput sebabmemiliki enzim selulose yang dapatmemutuskan ikatan b-glikosida padaselulosa.

Jika pati direaksikan dengan iodium akan muncul warna biru terang.Hal ini disebabkan terjadinya koordinasi antara ion iodida di antara heliks.Intensitas warna biru yang dihasilkan bergantung pada kandungan amilosayang terdapat dalam pati.

Glikogen tersusun dari jutaan glikosil yang terikat dengan ikatan1 → 4 glikosida membentuk rantai panjang. Pada titik percabanganmembentuk ikatan 1 → 6. Jadi, strukturnya menyerupai pohon.

c. Pati (Amilum)Pati adalah polisakarida nutrien yang ditemukan dalam sel tanaman dan

beberapa mikroorganisme. Dalam beberapa hal, pati memiliki kesamaandengan glikogen (glikogen disebut pati hewan).

Pati selalu terdapat dalam sel tumbuhan berbentuk granula, bentukini berdiameter beberapa mikron. Granula pati mengandung campurandari dua polisakarida berbeda, amilosa dan amilopektin.

Jumlah kedua polisakarida ini berbeda bergantung pada jenis pati.Pada kentang, jagung, dan tumbuhan lain yang banyak mengandung patimemiliki kandungan amilopektin 75–80% dan amilosa 20–25%.

Komponen amilosa pati merupakan polisakarida tak bercabang terdiriatas glukosa dan ribuan satuan glikosil yang terikat pada 1,4– glikosida.Rantai polisakarida ini membentuk untai heliks. Perhatikan Gambar 8.13.


(a) (b)

(c)

Gambar 8.13(a) Struktur heliks dari amilum(b) Ikatan a-1,4-glikosida(c) Kompleks pati-iodin



Kerjakanlah di dalam buku latihan.1. Tuliskan rumus struktur –glukosa dalam bentuk

linear dan rumus proyeksinya menurut Fischer.2. Sebutkan monomer dari laktosa, maltosa, dan sukrosa.3. Tuliskan produk dari reaksi hidrolisis senyawa berikut.

a. Glikogen +2H O, H⎯⎯⎯⎯→

b. Selulosa 2H O, panas⎯⎯⎯⎯→


4. Senyawa apakah yang terdapat dalam urine yangpositif terhadap tes Benedict?

5. Golongan senyawa apakah yang memberikan hasilpositif terhadap tes Molisch?

6. Apakah perbedaan antara pereaksi Barfoed danBenedict?

7. Dapatkah pereaksi Barfoed digunakan untukmembedakan fruktosa dengan sukrosa?

3. Identifikasi KarbohidratSifat-sifat kimia karbohidrat berhubungan dengan gugus fungsi yang

terdapat dalam molekul, seperti gugus hidroksi, aldehid, dan keton.Beberapa sifat kimia karbohidrat dapat digunakan untuk mengidentifikasisenyawa karbohidrat.

Monosakarida dan beberapa disakarida memiliki sifat reduktor, terutamadalam suasana basa. Sifat reduktor ini disebabkan oleh adanya gugus aldehidaatau keton bebas dalam molekul karbohidrat.

a. Tes FehlingPereaksi Fehling terdiri atas dua macam larutan, yaitu larutan ehling A

dan ehling . Larutan Fehling A adalah larutan CuSO4, sedangkan Fehling Badalah larutan kalium-natrium-tartrat dan NaOH dalam air. Kedua macamlarutan ini disimpan secara terpisah dan dicampur ketika akan digunakan (lihatGambar 8.14).

Dalam identifikasi karbohidrat, ion Cu2+ direduksi menjadi ion Cu+.Dalam suasana basa diendapkan sebagai Cu2O.

Cu2+ + Karbohidrat ⎯⎯→ Cu+

2Cu+ + 2OH– ⎯⎯→ Cu2O(s) + H2O Endapan merah bata

b. Tes BenedictTes Benedict adalah larutan tembaga( ) sulfat, natrium karbonat dan

natrium sitrat. Glukosa dapat mereduksi ion Cu2+ dari tembaga(II) sulfatmenjadi ion Cu+, selanjutnya diendapkan sebagai Cu2O. Endapan yangterbentuk dapat berwarna hijau, kuning atau merah bata, bergantungpada konsentrasi karbohidrat. Pereaksi Benedict banyak digunakan untukuji glukosa dalam urine dibandingkan pereaksi Fehling. Jika dalam urineterdapat asam urat atau kreatinin, senyawa ini dapat mereduksi Fehling,tetapi dengan pereaksi Benedict tidak terjadi reduksi.

c. Tes MolischTes Molisch terdiri atas larutan a–naftol dalam alkohol. Jika pereaksi

ini ditambahkan ke dalam larutan glukosa, kemudian ditambah H2SO4pekat maka akan terbentuk dua lapisan zat cair (lihat Gambar 8.15).Pada batas antara kedua lapisan itu terbentuk cincin warna ungu akibatterjadi reaksi kondensasi antara a–naftol dan furfural (furfural terbentukakibat dehidrasi glukosa oleh H2SO4).

Gambar 8.14Uji glukosa dengan Fehling

Gambar 8.15Cincin warna ungu terbentuk ketika

karbohidrat direaksikan denganpereaksi Molisch.

Sumber: www.olgastift.s.bw

Sumber: www.uni-regensburg.com

Cincin warnaungu

233Makromolekul

C. ProteinProtein adalah polimer biologi yang tersusun atas molekul-molekul kecil

(asam amino). Rentang massa molekul protein berkisar dari 6.000 hinggapuluhan ribu. Selain tersusun atas asam amino, banyak protein jugamengandung komponen lain seperti ion logam (misalnya Fe2+, Zn2+, Cu2+,dan Mg2+) atau mengandung molekul organik kompleks, biasanya turunandari vitamin.

1. Asam AminoAsam amino adalah molekul yang mengandung gugus amino (–NH2)

dan gugus karboksil (–COOH). Asam amino disebut juga asam a–aminoyang merupakan monomer dari protein (polipeptida). Struktur umum asamamino ditunjukkan pada Gambar 8.16.

Gambar 8.16Struktur umum asam amino

Reaksi tersebut merupakan contoh dipeptida, yaitu molekul yangdibentuk melalui ikatan peptida dari dua asam amino. Suatu polipeptida(protein) adalah polimer yang dibentuk oleh sejumlah besar asam aminomelalui ikatan peptida membentuk rantai polimer.

Penamaan dipeptida atau tripeptida disesusaikan dengan nama asamamino yang berikatan. Huruf akhir dari nama asam amino yang disatukandiganti dengan huruf l’. Contoh, jika alanin dan glisin menjadi dipeptida,nama dipeptidanya adalah alanilglisin.

Terdapat 20 macam asam amino yang ditemukan pada protein. Setiapasam amino berbeda dalam hal gugus R, atau rantai samping. Rantaisamping menentukan sifat-sifat asam amino.

Di dalam protein, asam-asam amino diikat bersama melalui ikatanpeptida, yaitu ikatan C–N hasil reaksi kondensasi antara gugus karboksildengan gugus amino dari asam amino lain. Perhatikan reaksi kondensasiberikut.

Kata Kunci• Asam amino• Ikatan peptida

C

H

H2NR

C

O

OHa

C

OHC OH

R1

H2N + CHN

R2

H

H C

O

OH C

OHC

R1

H2N CHN

R2

H

C

O

OH

Ikatan peptida

N – C – CH2C CH2

CH2

OH

O

H

Prolin (Pro)

H2N – C – COH

O

H

CHH3C CH3

Valin (Val)

H2N – C – C

H

H

OH

Glisin (Gly)

O

Alanin (Ala)

H2N – C – C

H

CH3

OH

O


Nama-nama asam amino lebih dikenal dengan nama trivial daripadanama sistematisnya (IUPAC) sebab lebih sederhana dan mudah diingat.Singkatan nama asam amino diambil tiga huruf dari nama asam amino.

Sembilan dari asam amino bersifat nonpolar dan asam amino lainnyabersifat polar sehingga dapat terionisasi atau membentuk ikatan hidrogendengan asam amino lain atau dengan air. Terdapat sepuluh macam asamamino esensial (asam amino yang dibutuhkan oleh tubuh dan tidak dapat

H2N – C – COH

O

H

CHH3C CH3

Valin (Val)

H2N – C – COH

O

H

CH2

Glutamin (Gln)

CH2

CNH2O

H2N – C – COH

O

H

CH2

Metionin (Met)

CH2

SCH3

H2N – C – COH

O

H

CH2

Triptofan (Trp)

C = CHNH

H2N – C – COH

O

H

CH2

Leusin (Leu)

CHCH3H3C

H2N – C – COH

O

H

CH2

Fenilalanin (Phe)

H2N – C – COH

O

H

CH2

Asam aspartat (Asp)

COHO

H2N – C – COH

O

H

CH2

Asparagin (Asn)

CNH2O

H2N – C – COH

O

H

CH

Treonin (Thr)

H3C OH

H2N – C – COH

O

H

CH2

Serin (Ser)

OH

H2N – C – COH

O

H

C

Asam glutamat (Glu)

O OH

CH2

CH2

H2N – C – COH

O

H

CH2

Lisin (Lys)

C2H4

CH2

NH2

H2N – C – COH

O

H

CH2

Arginin (Arg)

C2H4

CNHH2N

NH

H2N – C – COH

O

H

CH2

Histidin (His)

C – NH

CH

H2N – C – COH

O

H

CH2

Tirosin (Tyr)

OH

H2N – C – COH

O

HSistein (Cys)

CH2

SH

HC – N

235Makromolekul

Oleh karena asam amino mengandung gugus amino dan guguskarboksil, semua asam amino akan memberikan reaksi positif dari keduagugus ini. Keadaan ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi asamamino dalam protein.

3. Struktur dan Bentuk ProteinStruktur protein dapat dikelompokkan menjadi empat golongan, yaitu

struktur primer, sekunder, tersier, dan kuarterner.Struktur primer adalah struktur linear dari rantai protein. Dalam

struktur ini tidak terjadi antaraksi, baik dengan rantai protein yang lainmaupun di antara asam amino dalam rantai protein itu sendiri.

Struktur sekunder adalah struktur dua dimensi dari protein. Padastruktur ini terjadi lipatan (folding) beraturan, seperti a–heliks dan b–sheet, akibat adanya ikatan hidrogen di antara gugus-gugus polar dariasam amino dalam rantai protein.

disintesis oleh tubuh, tetapi harus dikonsumsi dari makanan). Kesepuluhasam amino tersebut, yaitu valin, leusin, isoleusin, lisin, histidin, fenilalanin,triftofan, treonin, metionin, dan arginin (hanya diperlukan oleh anak-anakyang sedang tumbuh).

2. Sifat Asam AminoHampir semua asam amino, kecuali glisin mempunyai atom karbon

tidak simetris (kiral), yaitu atom karbon yang keempat valensinyamengikat atom atau gugus berbeda. Atom karbon tidak simetris dalamasam amino, yaitu atom karbon alfa yang mengikat empat macam gugus,seperti gugus karboksil, gugus amino, atom hidrogen, dan gugus R.

Asam amino tidak simetris memiliki dua bentuk isomeri, di manasifat fisika dan kimia mirip, kecuali kemampuan membedakan arah putarbidang polarisasi, disebut juga sebagai senyawa optis aktif. Senyawa yangmemiliki isomeri optis dinamakan isomer optis atau stereoisomer.

Asam amino yang dapat memutar bidang cahaya terpolarisasi ke kiri,disebut isomeri levorotary (l) atau (–), jika pemutaran bidang cahaya kekanan dinamakan de trorotary (d) atau (+). Perhatikan Gambar 8.19.

Cermin

L-alanin D-alanin

HCO2

NH2

CH3

H


HCO2

NH2

CH3

HGambar 8.19Alanin memiliki atom C kiral. L-alanin dan D-alanin pada cermintampak sama, seperti tangan kiri dantangan kanan yang berhadapan.

Gambar 8.20Struktur primer dari protein

CO P

QR

Gambar 8.18Atom karbon kiral (keempatvalensinya mengikat gugusberbeda).

Gambar 8.17Telur mengandung protein tinggi

Sumber: www.gourmetsleuth.com

Unsur

Persentase (%)

C N O SH

50–55 7–8 15–19 19–24 0–2,5

Tabel 8.2 Komposisi Unsur dalam Kuning Telur


(a) (b)

Struktur tersier merupakan struktur tiga dimensi sederhana dari rantaiprotein. Dalam struktur ini, selain terjadi folding membentuk struktur a–heliks dan b–sheet, juga terjadi antaraksi van der Waals dan antaraksigugus nonpolar yang mendorong terjadi lipatan.

Struktur tertinggi dari protein adalah struktur kuarterner. Dalamstruktur ini, protein membentuk molekul kompleks, tidak terbatas hanyapada satu rantai protein, tetapi beberapa rantai protein bergabungmembentuk seperti bola.

Jadi, pada struktur kuartener molekul protein di samping memilikiikatan hidrogen, gaya van der Waals, dan antaraksi gugus nonpolar, jugaterjadi antaraksi antarrantai protein baik melalui antaraksi polar,nonpolar, maupun van der Waals. Contoh dari struktur ini adalah molekulHemoglobin, tersusun dari empat subunit rantai protein.

4. Jenis dan Fungsi ProteinOleh karena protein memiliki keanekaragaman sangat tinggi maka

protein digolongkan berdasarkan sifat dan fungsinya, seperti proteinsebagai enzim, protein transport, protein bahan makanan, proteinkontraktil, protein struktural, protein regulator, dan protein pertahanan.

Enzim adalah jenis protein yang memiliki sifat sangat beragam, tetapispesifik. Enzim berperan sebagai katalisis untuk berbagai reaksi biokimia.Hampir seluruh reaksi kimia dalam sel makhluk hidup dikatalisis olehenzim. Sampai tahun 1980-an telah ditemukan lebih dari 2.000 macamenzim, masing-masing memiliki kemampuan khusus dalam mengkatalisisreaksi kimia.

Sumber: Chemistry: The Central Science, 2000; The Molecular Science, 1997

H3C

H2C

CH2

COOH

HC

N

N

N

NFe

CH2 CH3

CH2COOH

CH

CH CH

CH3

CH

CH2

CH2CHCH3

Gambar 8.21Struktur sekunder protein

(a) Struktur a-heliks dari protein(b) Struktur b-sheet dari protein

Kata Kunci• Stereoisomer• Antaraksi van der Waals

Gambar 8.22(a) Struktur tersier dari protein

(b) Struktur kuarterner dari protein hemoglobin dengan empat sub-

unit (a1, a2, b1, b2)

Gambar 8.23Struktur hemin yang terdapat pada

hemoglobin, sebagai guguspembawa oksigen.

Sumber: Biology: Exploring Life, 1994

(a) (b)

a1a2

b1b2

237Makromolekul

Protein transport dalam plasma darah mengikat dan membawamolekul atau ion tertentu dari satu organ ke organ lain. Hemoglobindalam sel darah merah mengikat oksigen pada saat darah memasuki paru-paru dan membawanya ke jaringan periferal. Pada jaringan tersebutoksigen dilepaskan untuk proses oksidasi bahan makanan.

Plasma darah mengandung lipoprotein yang membawa lipid dari hatike organ lain. Protein yang terdapat pada membran sel juga merupakanprotein transpor, berfungsi mentransportasikan glukosa, asam amino, dannutrien lain melewati membran sel.

Sebagian protein dalam sel tersimpan dalam bentuk bahan makanan.Contohnya dalam biji-bijian, protein digunakan untuk pertumbuhanembrio tanaman. Albumin adalah protein utama dalam putih telur. Kaseinmerupakan protein terbesar dalam air susu. Semua protein tersebutmerupakan protein bahan makanan.

Beberapa protein dalam sel dan organisme mempunyai fungsi untukkontraksi. Contohnya, protein aktin atau miosin merupakan proteinserabut yang berfungsi kontraksi otot. Tubulin adalah protein pembentukmikrotubul yang merupakan komponen penting pada flagela dan siliauntuk bergerak.

Beberapa protein berfungsi sebagai serabut atau pelindung, untukmemberikan kekuatan dan proteksi sel. Komponen utama dari jaringantendon dan kartilago merupakan protein serat kolagen yang memilikikekuatan atau kekenyalan tinggi. Kulit merupakan protein kolagen. Rambutdan kuku mengandung protein yang tidak larut dalam air, disebut keratin.Komponen utama sutra dan jaring labah-labah merupakan protein fibroin.

Beberapa protein berfungsi menjaga serangan organisme lain.Immunoglobin atau antibodi merupakan protein khusus yang dibuat olehjaringan limfosit untuk mengenali dan mengendapkan atau menetralkanbakteri, virus, atau protein asing dari jenis lain. Fibrinogen dan trombinmerupakan protein yang bertanggung jawab terhadap pembekuan darah.

Gambar 8.24Labah-labah sedang merajutprotein dalam bentuk serat.

Sumber: www.bairnet.com

Kata Kunci• Protein transport• Protein bahan makanan• Protein kontraktil• Protein struktural• Protein regulator• Protein pertahanan

Sumber: nobelpriza.org

SekilasKimia

Fischer memberikan kontribusiyang besar bagi ilmu pengetahuan,khususnya tentang protein. Diaberjasa dalam penemuan asamamino golongan baru, yakni asamamino siklik yang meliputi prolindan oksiprolin. Fischer juga menelitisintesis protein melalui perolehanberbagai asam amino yang memilikistruktur optis aktif.

Hermann Emil Fischer(1852–1919)


Fenilalanin

Gugus fenil

H2N – C – COH

O

H

CH2

5. Denaturasi dan Renaturasi Proteinkatan-ikatan yang lemah pada protein dapat pecah atau rusak akibat

perlakuan tertentu. Hal ini dapat mengakibatkan suatu protein terlepas dariikatannya. Peristiwa ini dinamakan denaturasi protein.

Jika protein dipanaskan, kalor dapat memecahkan beberapa ikatanlemah, seperti ikatan hidrogen, gaya van der Waals, maupun antaraksihidrofob antargugus asam amino dalam rantai protein (lihat Gambar 8.25).Perubahan pH juga dapat merubah struktur protein sebab akan merubahmuatan dari gugus rantai samping asam amino. Pada akhirnya, dapatmemengaruhi ikatan ionik maupun ikatan hidrogen. Pereaksi seperti larutanurea 8,0 M, dapat merusak, baik ikatan hidrogen maupun antaraksi hidrofob.

Protein yang terdenaturasi dapat diubah kembali membentukstruktur semula, jika molekul protein masih larut dalam larutan urea.Jika sedikit demi sedikit konsentrasi urea diturunkan melalui prosesdialisis, protein terdenaturasi secara perlahan akan melakukan renaturasikembali ke dalam bentuk semula.

6. Identifikasi Protein dan Asam Amino

a. Tes XantoproteinPereaksi xantoprotein adalah larutan asam nitrat pekat. Jika larutan

HNO3 pekat dimasukkan ke dalam larutan protein secara hati-hati, akanterbentuk endapan putih, dan berubah menjadi kuning jika dipanaskan.Gejala ini akibat nitrasi pada inti benzena yang terdapat dalam protein.

Gambar 8.26Kulit ikan terkena asam nitrat akan

berwarna kuning, hal ini akibatadanya nitrasi.

Gambar 8.27Triptofan memberikan hasil yang

positif dengan tes Hopkins-colekarena mengandung gugus indol.

Gugus indol

H2N – C – COH

O

H

CH2

Triptofan

C = CHNH

Gambar 8.25Zat putih telur sedang menjalani

denaturasi. Pada suhu tinggistruktur protein akan rusak.

Sumber: Dokumentasi Penerbit

Pereaksi xantoprotein positif terhadap protein yang mengandung asamamino dengan gugus samping fenil, seperti asam amino tirosin, fenilalanin,dan triptofan.

b. Tes Hopkins-ColePereaksi Hopkins-cole dibuat dari asam oksalat dan serbuk magnesium

dalam air. Pereaksi ini positif terhadap protein yang mengandung asamamino dengan gugus samping indol, seperti pada asam amino triptofan.

Kata Kunci• Denaturasi protein• Renaturasi protein

239Makromolekul

Dalam pereaksi ini, asam oksalat direduksi menjadi asam glioksilatdengan bantuan katalis serbuk magnesium:

HOOC – COOH Mg⎯⎯→ HOOC – COHAsam oksalat Asam glioksilat

Asam glioksilat yang terbentuk mengkondensasi asam amino triftofanmembentuk senyawa berwarna. Setelah H2SO4 pekat dituangkan, akanterbentuk dua lapisan dan beberapa saat kemudian terbentuk cincin ungudi antara batas kedua lapisan itu.

c. Tes MillonPereaksi Millon adalah campuran larutan raksa( ) nitrat dan raksa( )

nitrat dalam asam nitrat. Jika pereaksi Millon ditambahkan ke dalamlarutan protein, akan dihasilkan endapan putih yang dapat berubahmenjadi merah akibat pemanasan.

Gambar 8.28Tirosin memberikan hasil yangpositif dengan tes Millon karenamengandung gugus fenol.

Gambar 8.29Larutan protein memberikan hasilyang positif terhadap pereaksibiuret dengan terbentuknya warnaungu.

Pereaksi ini positif untuk protein yang mengandung asam aminodengan gugus samping senyawa fenol sebab terjadi reaksi antara senyawaraksa(II) dengan gugus hidroksifenil membentuk senyawa berwarna.Protein yang mengandung tirosin akan memberikan hasil positif.

d. Tes BiuretLarutan protein memberikan hasil yang positif terhadap pereaksi

biuret. Tes Biuret dilakukan dengan cara menuangkan larutan natriumhidroksida pekat ke dalam larutan protein. Kemudian, larutan CuSO4ditambahkan setetes demi setetes yang akan terbentuk warna ungu.

e. Tes NitroprusidaNatrium nitroprusida dalam larutan amonia akan menghasilkan

warna merah dengan protein yang mempunyai gugus –SH bebas(merkapto). Jadi, protein yang mengandung sistein akan memberikanhasil positif. Gugus –S–S– pada sistein apabila direduksi terlebih dahuludapat juga memberikan hasil positif.

Gugusmerkapto

H2N – C – COH

O

HSistein

CH2

SH

Gugus fenol

H2N – C – COH

O

H

CH2

Tirosin

OH

berwarnaungu

Sumber: iws.ccccd.edu

NaOH

CuSO4


f. Tes SakaguchiPereaksi yang digunakan adalah naftol dan natrium hipobromit. Pada

dasarnya reaksi ini akan memberikan hasil positif jika terdapat gugusguanidin seperti arginin memberikan warna merah.

g. Pereaksi NinhidrinPereaksi ninhidrin merupakan oksidator lemah, asam amino dapat

bereaksi dengan ninhidrin sebagai berikut.

Kerjakanlah di dalam buku latihan.1. Tuliskan persamaan reaksi pembentukan tripeptida

dari asam amino alanin, lisin, dan metionin. Apakahnama tripeptida yang dibentuk dan tunjukkan manaikatan peptidanya.

2. Apakah yang dimaksud dengan atom karbon kiral?Tunjukkan atom karbon kiral pada asam aminoalanin, valin, dan fenilalanin.

3. Jelaskan penggolongan protein berdasarkan strukturdan berdasarkan fungsinya.


4. Apa yang dimaksud dengan denaturasi dan renaturasiprotein?

5. Mengapa kelebihan CuSO4 harus dihindari dalamuji biuret? Jelaskan.

6. Asam amino apakah yang positif terhadap pereaksininhidrin?

7. Mengapa asam nitrat memberi warna kuning padakulit kita?

+ ⎯⎯→ + 3H2O

Warna biru

N

OH

O O

O

Selanjutnya, ninhidrin bereaksi dengan hidrindantin dan amoniamembentuk senyawa berwarna biru.

Hidrindantin

⎯⎯→ + R COH + NH3 + CO2

O

HO

HO

NinhidrinO

+ R – CH – COOHNH2

OH

OH

O

OH

OHO

O O

HO

HO

241Makromolekul

RangkumanBeberapa senyawa makromolekul.1. Bentuk polimer dapat berupa linear, bercabang,

sambung-silang, baik teratur maupun random.2. Polimer dapat dibentuk melalui reaksi polimerisasi adisi

melalui mekanisme radikal bebas atau ionik dan dapatjuga dibentuk melalui polimerisasi kondensasi yangmelibatkan penyingkiran molekul kecil seperti air.

3. Polimer alam yang umum dikenal adalah karbohidratdan protein.

4. Karbohidrat berperan sebagai sumber energi instan dansebagai penyusun dinding sel tumbuhan.

5. Karbohidrat sederhana dinamakan monosakarida.Gabungan monosakarida membentuk karbohidratyang lebih kompleks, seperti pati dan selulosa.

6. Protein adalah golongan polimer alam dengan beratmolekul berkisar dari 6.000 hingga 1.000.000.

7. Menurut strukturnya, protein digolongkan sebagai proteinprimer, sekunder, tersier dan kuarterner atau globular.

8. Menurut fungsinya, protein berperan sebagai struktural,transport, nutrien, katalis, regulator, dan sebagainya.

9. Pembangun protein adalah asam amino, yang dapatdibagi ke dalam kelompok polar dan nonpolar,bergantung pada rantai samping (gugus R).

10. Protein dibangun oleh urutan reaksi kondensasi asam-asam amino yang menghasilkan ikatan peptida sehinggaprotein disebut juga polipeptida.

11. Struktur polimer dapat berupa struktur primer,sekunder, tersier, dan kuarterner. Bentuk struktur inidipengaruhi oleh gugus samping dalam asam aminoyang menyusun protein.

12. Beberapa pereaksi yang digunakan untuk identifikasiprotein dan asam amino di antaranya adalahxantoprotein, Hopkin-cole, Millon, biuret, nitroprusida,dan Sakaguchi.


Peta Konsep


Dengan mempelajari bab ini, Anda dapat mendes-kripsikan struktur, tata nama, penggolongan, sifat dankegunaan makromolekul (polimer, karbohidrat, danprotein).

Anda juga dapat menjelaskan hubungan antarastruktur dan sifat dari senyawa makromolekul tersebutdan mengetahui metode pengidentifikasiannya

Refleksisehingga dapat membantu mengembangkanketerampilan berpikir analisis Anda secara deduktif daninduktif.

Seperti yang telah Anda ketahui bahwa senyawamakromolekul memiliki peranan penting dalamkehidupan sehari-hari. Polimer banyak digunakan dalamindustri plastik dan tekstil. Adapun karbohidrat danprotein merupakan zat penting bagi kelangsungan selmakhluk hidup.

Tahukah Anda apa manfaat lainnya dari mempelajarimakromolekul?

Makromolekul

terdiriatas

Polimerisasi adisi

Polimerisasi kondensasi

Monosakarida

Oligosakarida

Polisakarida

Glukosa, galaktosa,fruktosa

Maltosa,laktosa

Amilum, glikogen,selulosa

• Tes Fehling• Tes Benedict• Tes Molisch

Asam amino Lisin, valin,metionin

terdiriatasKarbohidrat

Polimer

Protein

identifikasi

dibentukmelalui

contoh

contoh

contoh

terdiriatas

contoh

identifikasi• Xantroprotein • Biuret• Hopkin–Cole • Nitroprusida• Millon • Sakaguchi

243Makromolekul


A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.1. Di antara zat berikut yang dapat dipolimerisasikan

adalah ....A. etanolB. etanalC. etenaD. etanoatE. aseton

2. Suatu polimer memiliki struktur sebagai berikut.[–A–A–A–A–A–A–A–A–A–A–]

B

B–B–B–B–B–B–Polimer tersebut tergolong ….A. polimer rantai linearB. kopolimer cangkokC. kopolimer beraturanD. kopolimer blokE. polimer rantai lurus dan bercabang

3. Manakah monomer ataupasangan monomer yangdigunakan untuk mem-buat polimer adisi neo-prene berikut.A.

C C

Cl

CH3

H

H3C

B. H2C C C CH2

H ClC. H2C CH2 H2C CH2Cldan

D.

C C

Cl

CH2OH

H

HOH2C

E. H2C O HC CCldan

4. Polimer yang mempunyai satuan berulang:(–CH2 – CHCl – CH2 – CH=CH – CH2–) dapatdibentuk melalui polimerisasi dari campuran …A. CH3–CCl=CH2 dan CH3CH=CH2B. CH2=CHCl dan CH2=CH2C. CH2=CCl–CH=CH2 dan CH2=CH2D. CH2=CHCl dan CH2=CH–CH=CH2E. CH3–CH2Cl dan CH3–CH=CH–CH3

5. Nilon dapat dibuat melalui swakondensasi asam 6–aminoheksanoat, NH2(CH2)5CO2H. Satuanberulang dari polimer ini adalah ....

A. (–NH(CH2)5CO–)B. (–NH(CH2)5CO2H–)C. (–NH3(CH2)5CO2–)D. (–NH(CH2)5NHCO(CH2)5CO–)E. (–NH(CH2)5CO(CH2)5–)

6. Terdapat lima buah polimer:1. poliviinilasetat2. selulosa3. poliisoprena4. polivinil klorida5. polietenaBerikut ini yang termasuk polimer alam adalah .…A. 1 dan 2B. 1 dan 3C. 2 dan 3D. 3 dan 4E. 4 dan 5

7. Di antara senyawa berikut yang paling mungkinbereaksi dengan etana–1,2–diol (etilen glikol)membentuk suatu polimer adalah ….A.

HOCH2

H2C

COOH

B.

OHHO

C.COOHHOOC

D. H2C

CH2

H2C

COOHCl

E.COOHHO

8. PVC adalah suatu polimer plastik sebagai hasilpolimerisasi dari ….A. ClHC=CHClB. ClHC=CCl2C. H2C=CHClD. H2C=CCl2E. Cl2C=CCl2

9. Polikarbonat dibuat dari reaksi bisfenol A (BPA)dengan fosgen (COCl2):

H Cl n


HO C OH

CH3

CH3

+ n COCl2

NaOH Polikarbonat + NaCl + H2O

Polimerisasi terjadi secara ….A. adisi D. ionikB. kondensasi E. kationikC. radikal bebas

10. Oksirana:H2CO

CH2 dapat dijadikan polimer. Rumussatuan berulang dari polimer ini adalah ….A. H

CHC

O

B. CH2 O CH2 O

C. H2C

H2C O

D. HC

HC

OH OH

E. HC O

CH3

11. Glukosa dan fruktosa berbeda secara struktur sebab ….A. glukosa aldehid dan fruktosa eterB. glukosa keton dan fruktosa aldehidC. glukosa aldehid dan fruktosa ketonD. glukosa aldehid dan fruktosa esterE. glukosa amida dan fruktosa asam

12. Ebtanas 2000:Salah satu senyawa heksosa mempunyai rumus strukturberikut.

OHC

H

OH

OH

H

H

OH

H

OH

CH2OH

Senyawa tersebut mempunyai nama ….A. laktosaB. glukosaC. fruktosaD. arabinosaE. galaktosa

13. Bentuk molekul piranosa adalah suatu lingkar dengancincin beranggotakan enam. Senyawa berikut yangtidak dapat membentuk suatu piranosa adalah ....

A. CH3

C O

OHH

OHH

OHH

CH2OH

B.HC

OHH

OHH

OHH

OHH

CH2OH

O

C.CH2OH

C O

OHH

OHH

OHH

CH2OH

D.CH2OH

C O

OHH

OHH

CH2OH

E. HC

OHH

OHH

OHH

CH2OH

O

14. Pereaksi yang sering digunakan untuk identifikasiglukosa dalam urine adalah ….A. FehlingB. BenedictC. BarfoedD. MolischE. Tauber

15. UMPTN 1996 B:Dalam urine penderita penyakit diabetes dapatdiidentifikasi adanya senyawa ….A. sukrosaB. fruktosaC. galaktosaD. glukosaE. maltosa

16. Laktosa mempunyai rumus molekul yang sama dengan ….A. glukosaB. maltosaC. levulosaD. galaktosaE. eritrosa

245Makromolekul

17. Pereaksi apa yang dapat menghasilkan cincin ungudalam uji karbohidrat?A. FehlingB. BenedictC. BarfoedD. MolischE. Tauber

18. Polisakarida yang menyusun dinding sel tanamanadalah ….A. sakarosaB. amilumC. glikogenD. laktosaE. selulosa

19. Zat berikut ini mengandung selulosa, kecuali ….A. katunB. kertasC. jeramiD. nilonE. kayu

20. Di antara karbohidrat berikut di dalam air tidakterhidrolisis adalah ….A. fruktosaB. maltosaC. laktosaD. amilumE. selulosa

21. Pernyataan berikut ini yang benar tentang polisakaridaadalah ....A. struktur molekul glikogen dapat bercabang

dengan titik cabang pada (1 → 4) glikosidaB. ikatan antar monomer di dalam pati adalah ikatan

b (1 → 4) glikosidaC. selulosa tidak dapat dicerna oleh manusia sebab

memiliki ikatan b (1 → 4) glikosidaD. jika ke dalam pati ditambahkan iodium akan

terbentuk warna cokelat dari iodomilumE. pati dan selulosa memiliki monomer yang sama

yaitu b– –galaktosa22. Jika disakarida, C12H22O11 dihidrolisis dalam larutan

HCl encer terbentuk monosakarida:

C12H22O11 + H2OH+

⎯⎯→ C6H12O6 + C6H12O6

Jika disakarida itu laktosa, monosakarida yangterbentuk adalah ….A. glukosa dan glukosaB. glukosa dan galaktosaC. fruktosa dan galaktosaD. glukosa dan fruktosaE. fruktosa dan fruktosa

23. Ebtanas 1998:Data hasil eksperimen 5 bahan makanan denganpereaksi iodium dan Fehling:

Bahan yang mengandung amilum adalah nomor ....A. I D. IVB. II E. VC. III

24. Satuan struktural:

NC

CN

CC

NC

R1

HO

H

R2

HO

H

H

HH

R3

C

O

OH

Terdapat dalam polimer….A. selulosaB. nilonC. proteinD. poliesterE. karbohidrat

25. Asam amino yang tidak memiliki sifat optis aktifadalah ….A. glisinB. valinC. alaninD. tirosinE. glutamin

26. Berikut ini yang merupakan asam amino esensialadalah .…A. glisinB. valinC. alaninD. tirosinE. asam glutamat

27. Perhatikan struktur dipeptida berikut.

CN C N C C

R1

H O H

R2

H

H

H

OH

O

1 2 3 4 5

Ikatan peptida ditunjukkan oleh nomor ….A. 1 D. 4B. 2 E. 5C. 3

28. Di antara pereaksi berikut yang tidak termasuk ujiuntuk protein adalah ….A. xantoprotein D. TauberB. Hopkin-cole E. SakaguchiC. Millon

BahanPereaksi

Fehling I2

IIIIIIIVV

UnguMerah bata

BiruBiru muda

Biru

UnguBiru

KuningKuning mudaKuning muda


29. Pereaksi yang cocok untuk menguji adanya tirosin,fenilalanin dan triptofan (mengandung cincin benzena)di dalam protein adalah ….A. Xantoprotein D. NitroprusidaB. Hopkin-cole E. SakaguchiC. Millon

30. Pernyataan berikut yang tidak tepat untuk proteinadalah ….A. protein terbentuk dari asam amino melalui

polimerisasiB. protein dengan larutan NaOH dan CuSO4

memberi warna unguC. protein jika dihidrolisis akan menghasilkan asam

aminoD. asam amino penyusun protein adalah asam a–

amino, asam b–amino, dan asam g–amino.E. terjadi ikatan peptida di antara tiap dua monomer

protein.31. Suatu protein dapat memiliki struktur a–heliks. Hal ini

disebabkan adanya ….A. muatan positif dan negatif samaB. ikatan hidrogen intramolekulC. ikatan hidrogen antarmolekulD. ikatan peptidaE. gaya van der Waals

32. Suatu protein dapat memiliki struktur sekunder karenamemiliki ….A. muatan positif dan negatif samaB. ikatan hidrogen intramolekulC. ikatan hidrogen antarmolekulD. ikatan peptidaE. gaya van der Waals

33. Berikut ini yang bukan tergolong jenis protein adalah ….A. hemoglobin D. insulinB. kasein E. glikogenC. enzim

34. Hemoglobin merupakan salah satu contoh strukturprotein berupa struktur ….A. primer D. a–heliksB. b–sheets E. tersierC. kuartener

35. Peristiwa denaturasi protein terjadi jika protein, kecuali ….A. dipanaskanB. dilarutkan ke dalam asam pekatC. dibakarD. dilarutkan ke dalam basa kuatE. didinginkan hingga beku

B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. Perubahan apa yang harus dilakukan agar dihasilkan

polimer dengan ketegaran tinggi dan meningkatkantitik leleh?

2. Struktur molekul (monomer) apa yang dipolimeri-sasikan pada pembentukan polimer berikut.

3. Teflon adalah polimer adisi 1,1,2,2–tetrafluoro–etena.Tuliskan persamaan reaksi pembentukan polimertersebut.

4. Tuliskan reaksi yang menerangkan pembentukan duadisakarida berbeda yang melibatkan a– –glukopiranosa dan b– –galaktopiranosa denganmenyambungkan antara karbon 1 dan karbon 4.Apakah produknya laktosa?

5. Tetapan kesetimbangan untuk reaksi:b– –glukosa a– –glukosaadalah 0,56 pada 25°C. Tentukan konsentrasi gula padakesetimbangan dalam larutan b– –glukosa dengankonsentrasi awal 0,10 M.

6. Manakah asam amino yang memiliki sifat optis aktiflebih dari satu atom karbon? Mengapa glisin tidak optisaktif?

7. Sebutkan beberapa perbedaan antara bentuk struktursekunder protein a–heliks danb–sheet.

Lemak

Lemak tersusun dari asam-asam lemak dan suatu polihidroksi(gliserol). Asam lemak adalah asam karboksilat rantai panjang yang dapatmengandung ikatan rangkap (tidak jenuh) dan jenuh. Lemak yangmengandung ikatan rangkap dinamakan minyak. Lemak dan minyakberfungsi sebagai cadangan energi metabolit. Konsumsi lemak tak jenuh,seperti minyak kelapa sawit dapat mengurangi kadar kolesterol dalamtubuh. Lemak dan minyak dapat dihidrolisis dengan suatu basa alkalimembentuk sabun.

Bagaimanakah struktur, penggolongan, sifat dan kegunaan lemak?Bagaimana pula cara mengidentifikasi lemak? Anda akan mengetahuinyasetelah mempelajari bab ini.

A. Struktur dan Sifat-Sifat Lemak

B. Sumber danKegunaan Lemak

C. Sabun danDetergen

mendeskripsikan struktur, tata nama, penggolongan, sifat, dan kegunaan lemak.




247

Kadar lemak jenuh yang tinggi pada makanan cepat saji dapat meningkatkan kolesteroldalam darah. Adapun ikan sarden sangat baik untuk kesehatan karena mengandung lemak

tak jenuh tinggi.

Sumber: eric.pukenoodles.com

Bab

9


A. Struktur dan Sifat-Sifat LemakLemak digolongkan ke dalam kelompok lipid, yaitu golongan senya a

bioorganik yang tidak larut dalam air yang berasal dari he an dan tumbuhan.Lemak merupakan triester dari gliserol dan asam-asam karboksilat rantaipanjang (yang disebut trigliserida).

1. Struktur dan Sifat-Sifat LemakLemak adalah suatu ester alam yang berasal dari hewan dan tanaman.

Lemak yang berasal dari tanaman (lemak nabati) disebut minyak,walaupun ada juga sebagian minyak dari hewan, misalnya minyak ikan.

Lemak dan minyak digolongkan ke dalam kelompok lipid. Kandungankimia lemak dan minyak sama, tetapi wujud fisiknya berbeda, sepertiditunjukkan pada tabel berikut.

Lemak dan minyak tersusun dari gliserol dan asam-asam lemak.Gliserol adalah suatu alkohol yang memiliki tiga gugus fungsi hidroksil(propantriol).

H2CHC

H2C

OHOHOH

Gliserol (1,2,3-propantriol)

Asam lemak adalah asam karboksilat yang memiliki rantai panjang(jumlah atom karbon berkisar antara 12–22). Contoh beberapa asam lemakdiuraikan dalam tabel berikut.

1. Apakah yang Anda ketahui tentang lemak? Mengapa orang yang bertubuhgemuk identik dengan kata tersebut?

2. Mengapa lemak disebut sebagai cadangan energi?3. Apakah yang dimaksud dengan lemak jenuh dan lemak tidak jenuh?

Tes Kompetensi Awal

Asam laurat

Asam miristat

Asam palmitat

Asam stearat

Nama Titik Leleh (°C) Struktur Rumus

COOH

COOH

COOH

COOH

C11H23–COOH

C13H27–COOH

C15H31–COOH

C17H35–COOH

Tabel 9.2 Contoh Asam Lemak Jenuh

44

58

63

72

Padat pada suhu kamarMengandung asam lemak jenuhBanyak terdapat dalam hewan

Lemak MinyakCair pada suhu kamar

Mengandung asam lemak tak jenuhBanyak terdapat dalam tanaman

Tabel 9.1 Perbedaan Antara Lemak dan Minyak Berdasarkan Wujud Fisiknya

Sumber: Kimia Organik 2, 1988

249Lemak

emak dan minyak merupakan suatu ester karena dibentuk melalui reaksiesterifikasi antara alkohol (gliserol) dan asam karboksilat (asam lemak).Misalnya, lemak gliseril tristearat (lemak hewani) merupakan ester darimolekul gliserol dan tiga molekul asam stearat. Persamaan reaksinya:

H2C

HC

H2C

OH

OH

OH

+ HO C C17H35

O

3

H2C

HC

H2C

O C C17H35

O

O

C C17H35

C C17H35

O

O

O+ 3H2O

.�� .��

Secara umum struktur molekul lemak dan minyak sebagai berikut.

H2C

HC

H2C

O C R1

O

O

C R2

C R3

O

O

O

Struktur umum lemak, R1, R2, R3 dapat sama atau berbeda.

Umumnya lemak hewani tersusun dari asam-asam lemak jenuhsehingga titik lelehnya tinggi. Adapun minyak umumnya tersusun dariasam lemak tidak jenuh yang memiliki titik leleh rendah sehingga minyakcenderung berwujud cair pada suhu kamar.

H2C

HC

H2C

O C (CH2)7

O

O

C

C

O

O

O

HC

HC (CH2)7 CH3

(CH2)7HC

HC (CH2)7 CH3

(CH2)7HC

HC (CH2)7 CH3

Griseril trioleat (minyak)

Titik leleh yang rendah dari minyak disebabkan adanya ikatanrangkap. Ikatan rangkap ini merupakan sumber elektron yang dapatmengadakan tolak-menolak dengan ikatan rangkap yang lain sehinggamelemahkan gaya antarmolekul asam-asam lemak.

Asam palmitoleat

Asam oleat

Asam linolenat

Asam linoleat

Nama Struktur Rumus

COOH

COOH

COOH

COOH

C15H29–COOH

C17H33–COOH

C17H31–COOH

C17H29–COOH

Tabel 9.3 Contoh Asam Lemak Tak Jenuh

32

16

–5

–11

Titik Leleh (°C)

Kata Kunci• Lipid• Triester• Lemak nabati• Lemak hewani• Esterifikasi• Gaya antarmolekul


⎯⎯→


Ketidakjenuhan lemak dan minyak dapat ditentukan dengan caraadisi kuantitatif iodin terhadap ikatan rangkapnya. Metode ini dikenaldengan istilah penentuan bilangan iodin (BI). Makin besar bilangan iodin,makin banyak ikatan rangkap dalam minyak atau lemak.

Sifat-sifat lemak mirip dengan ester. Di samping itu, karena yangmembedakan lemak dan minyak adalah jenis asam-asam lemak yangterikat pada gliserol maka sifat-sifat lemak dan minyak juga ditentukanoleh asam-asam lemak tersebut.

Jika lemak dihidrolisis akan terurai menjadi asam-asam lemak dangliserol. Misalnya, hidrolisis lemak gliseril tristearat, persamaannya:

H2C

HC

H2C

O C C17H35

O

O

C C17H35

C C17H35

O

O

O

H2CHC

H2C OHOHOH

+ C (CH2)16CH3HOO

3H2O H+

Gliseril tristearat Gliserol Asam stearat

Jika lemak diolah dengan larutan natrium hidroksida pekat akandihasilkan gliserol dan garam dari asam lemak atau sabun. Proses inidinamakan safonifikasi atau penyabunan (Gambar 9.1).

Trigliserida + NaOH ⎯⎯→ Gliserol + Sabun

Sabun yang terbentuk dapat digumpalkan dengan garam dapur dandimurnikan dengan cara dicuci dengan air. Gliserol sebagai hasil sampingjuga dapat dimurnikan dengan cara distilasi.

Oleh karena minyak banyak mengandung ikatan rangkap makaminyak dapat dijenuhkan dengan cara reaksi adisi pada ikatanrangkapnya. Hal ini dilakukan pada pembuatan mentega di industri.

Mentega asli mengandung gliseril tributirat. Mentega buatan ataumargarin dibuat melalui pengolahan minyak cair menjadi lemak melaluireaksi adisi gas H2 dengan bantuan katalis logam nikel pada suhu dantekanan tinggi (Gambar 9.2). Persamaan kimianya:

+ 3H2

H2C

HC

H2C

O C C17H33

O

O

C C17H33

C C17H33

O

O

O

Nikel175°C 5 atm⎯⎯⎯⎯⎯→

H2C

HC

H2C

O C C17H35

O

O

C C17H35

C C17H35

O

O

O

Minyak cair Margarin

Ikatan rangkap pada minyak dapat dioksidasi. Reaksi oksidasi yangterkendali pada minyak merupakan proses yang terjadi pada pengerasancat. Oksidasi yang tidak terkendali menimbulkan bau tengik pada minyak,dan sangat merugikan.

Gambar 9.1Minyak + NaOH ⎯⎯→ Sabun

Gambar 9.2Pada pembuatan margarin,

setelah minyak dihidrogenasi,selanjutnya ditambah susu,

pencita rasa, garam, vitamin, danlainnya sesuai permintaan

konsumen.Minyak ⎯⎯→ margarin

Sumber: amadeo.blog.com

Bagaimana menentukan titik leleh lemak atau minyak di laboratorium. Diskusikandalam kelas. Jika perlu, lakukan kunjungan ke pabrik minyak goreng.

Kegiatan Inkuiri

Sumber: autumnwindz.com

251Lemak

Asam karboksilat yang menyusun lemak umumnya tidak bercabang.Hal yang lebih menarik adalah bahwa semua asam-asam karboksilat yangmenyusun lemak dan minyak umumnya memiliki jumlah atom karbongenap (14, 16, 18, dan 20).

2. Tata Nama Lemak atau MinyakOleh karena lemak hanya dibedakan oleh gugus asam karboksilat

yang terikat pada lemak maka tatanama lemak juga didasarkan padaturunan asam karboksilat tersebut.

Contoh:Gabungan gliserol dan asam tristearat diberi nama tristearin.Gabungan gliserol dan asam tripalmitat diberi nama tripalmitin.

Selain tata nama tersebut, penamaan lemak dapat juga didasarkanpada penamaan ester.

Contoh:Gabungan gliserol dan asam stearat dinamakan gliseril tristearat.Gabungan gliserol dan asam palmitat dinamakan gliseril tripalmitat.

Secara umum lemak dan minyak diberi nama trigliserida.

3. Identifikasi Lemak atau MinyakUntuk menentukan kadar suatu lemak dan ketidakjenuhan asam lemak

di dalam lemak dapat dilakukan melalui identifikasi sebagai berikut.

a. Bilangan Asam (BA)Bilangan asam adalah bilangan yang menunjukkan berapa mg K H

yang diperlukan untuk menetralkan lemak (khususnya asam lemak bebas)dalam mg lemak.

Bilangan asam ditentukan dengan cara titrasi alkalimetri, yaitu tekniktitrasi dengan pereaksi suatu alkali (KOH). Reaksi yang terjadi adalahsebagai berikut.

R–COOH + KOH ⎯⎯→ R–COOK + H2O

Penentuan bilangan asam

BA = ( ) ( ) ( )K H K H r K HV M Merat emak

KeteranganV(K H) = Volume basa (mL)M(K H) = Konsentrasi basa (M)Mr(K H) = Massa molekul relatif basa (g mol–1)

Untuk lebih memahami identifikasi lemak melalui bilangan asamini, lakukan percobaan berikut.

Kata Kunci• Reaksi adisi• Reaksi oksidasi• Trigliserida• Safonifikasi• Bilangan asam• Titrasi alkalimetri

Aktivitas Kimia 9.1Penentuan Bilangan Asam (BA) suatu Lemak

TujuanMenentukan kadar lemak dan ketidakjenuhan asam lemak dalam lemak.Alat1. Buret2. Erlenmeyer


b. Bilangan Ester (BE)Bilangan ester adalah bilangan yang menyatakan berapa mg K H yang

diperlukan untuk menyabunkan ester yang terdapat dalam gram lemak atauminyak. Jadi, bilangan ester merupakan suatu ukuran kadar ester yangterdapat dalam minyak atau lemak.

Penetapan BE dapat terganggu jika dalam lemak terdapat suatu anhidridaatau suatu lakton. Teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi bilanganester adalah dengan cara merefluks campuran lemak atau minyak denganKOH berlebih, sampai terbentuk sabun. Kelebihan KOH yang ditambahkanselanjutnya dititrasi. Tahap reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.1) Trigliserida + KOH ⎯⎯→ Gliserol + R–COOK (sabun)2) KOH (sisa) + HCl ⎯⎯→ KCl + H2O

c. Bilangan Penyabunan (BP)Bilangan penyabunan adalah bilangan yang menunjukkan berapa mg K H

diperlukan untuk membentuk gram sabun secara sempurna. Teknik yangdigunakan adalah titrasi asidimetri setelah proses penyabunan sempurna.

Teknik untuk mengidentifikasi bilangan penyabunan sama sepertidengan penentuan bilangan ester. Dengan cara merefluks campuran lemakatau minyak dengan KOH berlebih dan mentitrasi kelebihan KOH.

d. Bilangan Iodin (BI)Bilangan iodin adalah bilangan yang menunjukkan berapa mg halogen

(dinyatakan sebagai iodin) yang dapat diikat oleh mg lemak, atau berapapersen halogen yang dapat diikat lemak.

3. Statif4. Pipet tetesBahan1. Lemak 2 mg2. Campuran eter dan alkohol 25 mL3. Indikator PP4. Larutan KOH 0,1 M dalam alkoholLangkah Kerja1. Larutkan 2 mg lemak atau minyak yang berwujud cair ke dalam 25 mL larutan

dari campuran eter dan alkohol.2. Masukkan larutan tersebut ke dalam labu erlenmenyer. Kemudian, teteskan

indikator PP.3. Titrasi larutan tersebut dengan larutan KOH 0,1M dalam alkohol hingga tercapai

titik akhir titrasi. Amati perubahan yang terjadi.Pertanyaan1. Mengapa lemak atau minyak yang berwujud cair dalam percobaan ini, harus

dilarutkan terlebih dulu dalam campuran eter dan alkohol?2. Mengapa dalam penentuan titik akhir titrasi perlu dilakukan penambahan

indikator?3. Apa yang dapat Anda amati saat titik akhir titrasi tercapai?4. Jelaskan apa yang dapat Anda simpulkan dari hasil pengamatan tersebut.

Diskusikan dengan teman kelompok Anda.

Larutan hanus dibuat dengan caramelarutkan kristal iodin dan bromincair ke dalam asam asetat glasial.

Hanus solution is produced bydissolving iodine crystal and liquidbromine into glacial acetic acid.

NoteCatatan

Gambarkan perangkat alat percobaan untuk merefluks suatu senyawa.

Kegiatan Inkuiri

253Lemak


1. Tuliskan persamaan reaksi redoks antara asam linoleatdan bromin.

2. Tuliskan persamaan reaksi penyabunan denganmenggunakan struktur kimia.

3. Minyak kelapa (minyak curah) sering membeku padapagi hari, tetapi minyak kelapa sawit (seperti minyakdalam botol kemasan) tidak pernah membeku.Jelaskan fakta ini berdasarkan strukturnya.

4. Tuliskan struktur lemak yang memiliki namatrilinoleat, tributirat, dan tripalmitoleat.


5. Suatu lemak dapat diekstrak dari buah pala. Setelahlemak dihidrolisis, diperoleh gliserol dan asam miristat.Tuliskan struktur lemak tersebut.

6. Indikator apa yang cocok untuk titrasi padapenentuan bilangan ester? Bagaimana perubahanwarnanya?

7. Indikator apa yang cocok pada penentuan bilanganiodin? Bagaimana perubahan warna yang terjadi?

B. Sumber dan Kegunaan LemakAda tiga bentuk utama lemak yang ditemukan dalam diet manusia

dan hewan mamalia, yaitu lemak jenis: (1) trigliserida, (2) fosfolipid, dan(3) kolesterol. Trigliserida merupakan jenis yang paling banyak (95–98%)terdapat dalam makanan, sedangkan kolesterol dan fosfolipid terdapatdalam jumlah sedikit, dan merupakan komponen utama dinding sel.

Umumnya lemak dan minyak yang terdapat di alam merupakantrigliserida campuran, artinya ketiga bagian asam lemaknya dapat berbeda.Beberapa sumber lemak dapat dilihat pada Tabel 9.4.

Senyawa halogen yang digunakan untuk penentuan bilangan iodinadalah senyawa antarhalogen, yaitu Iodobromida (IBr, senyawa hanus).Senyawa hanus bereaksi dengan lemak melalui reaksi adisi pada ikatanrangkap. Persamaan reaksinya:

+ IBrI

I

+ Br2

Dengan demikian, bilangan iodin merupakan ukuran banyaknya ikatanrangkap dalam asam lemak.

Teknik yang digunakan untuk menentukan bilangan iodin adalah titrasiiodometri. Titrasi dilakukan setelah reaksi adisi berlangsung sempurna.Kelebihan bromin direaksikan dengan KI agar terbentuk I2, selanjutnya I2direaksikan dengan natrium tiosulfit. Reaksi keseluruhan adalah

+ 2 IBr + Br2HC

HC

HC

HC

I I

Br2 + KI ⎯⎯→ I2 + KBr

I2 + 2Na2S2O3⎯⎯→ Na2S4O6 + 2NaI

Kata Kunci• Bilangan ester• Bilangan penyabunan• Titrasi asidimetri• Bilangan iodin• Titrasi iodometri

Tambahkan larutan bromin tetes demi tetes ke dalam minyak. Bagaimana perubahanwarna dari larutan bromin?

Kegiatan Inkuiri

⎯⎯→

⎯⎯→


Trigliserida merupakan bentuk lemak yang paling efisien sebagaicadangan energi untuk proses-proses atau aktivitas yang memerlukanenergi dalam tubuh. Energi hasil metabolisme lemak dua kali lebih besardaripada metabolisme karbohidrat atau protein dengan takaran yangsama. Energi hasil metabolisme karbohidrat dan protein secara berurutansekitar 9 kkal g–1 dan 4 kkal g–1.

Trigliserida banyak ditemukan dalam sel-sel lemak. Sekitar 99% darivolume sel lemak mengandung trigliserida. Beberapa trigliserida jugaterdapat dalam bentuk butir-butir lipid di dalam jaringan yang bukanlemak (nonadiposa), seperti hati dan otot. Selain sebagai sumber energi,trigliserida dapat diubah menjadi kolesterol, fosfolipid, dan bentuk lipidlainnya jika tubuh memerlukan jenis lipid tertentu.

Komposisi asam-asam lemak yang terkandung dalam beberapa bahanmakanan adalah sebagai berikut.

SusuTelur

DagingAyamTeriguJagung

AlpukatKacang tanah

Kelapa

Bahan Makanan Kadar ( )

Tabel 9.4 Beberapa Sumber Lemak (Lipid) dalam Makanan

Kolesterol Lemak Jenuh Lemak Tak Jenuh

0,324,20,350,64

00000

50333720

sedikit14181576

34415666908659828

Lemak di bawah kulit berfungsisebagai insulator panas maupundingin agar suhu tubuh tetapoptimum.

Fat under the skin act as thermal andcold insulator in order to keep bodytemperature optimun.

NoteCatatan

Kapan lemak disintesis dalam tubuh? Apakah hubungannya kebutuhan lemak denganorang yang diet?

Kegiatan Inkuiri

MentegaHati ikanIkan paus

KelapaJagung

Biji kapasBiji ramiZaitun

Kacang tanahKedelai

Lemak Minyak Komposisi Rata Rata ( )

Tabel 9.5 Jenis Asam-Asam Lemak yang Terkandung dalam Makanan

Laurat Miristat

2,5–

0,2

45,4–––––

0,2

11,15,89,3

18,01,41,4–––

0,1

Palmitat

29,08,415,6

10,510,223,46,36,98,39,8

Stearat

9,20,62,8

2,33,01,12,52,33,12,4

Palmitoleat

4,620,014,4

0,41,52,0–––

0,4

Oleat

26,729,135,2

7,549,622,919,084,456,028,9

Linoleat

3,629,1

–

–34,347,824,14,626,050,7

Linolenat

––––––

47,4––

6,5

Sumber: Biokimia, Nutrisi, dan Metabolisme, 1985


255Lemak

Di samping berperan sebagai jaringan lemak, trigliserida juga memilikifungsi fisik, yaitu sebagai bantalan tulang-tulang dan organ-organ vital,guna melindungi organ vital dari guncangan atau getaran. Jantung, ginjal,epididimus, dan kelenjar air susu terbungkus oleh lapisan jaringan lemak.

Untuk memenuhi kebutuhan lemak agar kondisi kesehatan optimumdiperlukan trigliserida yang mengandung asam-asam lemak esensial. Asamlemak esensial adalah asam-asam lemak tidak jenuh yang tidak dapat disintesisoleh tubuh sehingga harus dikonsumsi dari makanan.

Asam lemak esensial ditandai dengan ikatan rangkap berada padaposisi C–7 terakhir dalam rantai asam lemak ke arah ujung gugus metil(terutama C–6 dan C–7), misalnya asam lemak linoleat. Defisiensi(kekurangan) asam lemak esensial ditandai dengan adanya kulitmemerah, terutama pada pipi dan daerah tubuh yang lecet akibatbenturan.

Diperkirakan orang dewasa memerlukan minimal 2% dari nilaikalorinya dalam bentuk asam lemak esensial. Kebutuhan asam lemakesensial diperoleh dari pemberian asam arakidonat untuk pembentukanprostaglandin. Prostaglandin adalah zat serupa hormon yang memiliki efek-efek biologis dengan berbagai fungsi.

Ketidakseimbangan kadar prostaglandin dalam tubuh dapatmenyebabkan rasa mual, diare, peradangan, nyeri, demam, asma, tekanandarah tinggi, ketidakteraturan menstruasi, mengantuk, bahkan penggumpalandarah. Pertama kali diketahui bahwa prostaglandin disintesis di dalamkelenjar prostat, tetapi sekarang diketahui dapat disintesis di paru-paru,hati, uterus, dan organ lainnya.

Prostaglandin merupakan asam karboksilat dengan jumlah atomkarbon 20 dan mengandung cincin siklopentana. Senyawa ini dibiosintesisdari asam lemak tak jenuh dengan jumlah atom karbon 20, seperti asamarakidonat. Hal ini yang menjadi alasan mengapa asam-asam lemak tidakjenuh diperlukan oleh tubuh guna menjaga kesehatan optimum.

Terdapat beberapa macam prostaglandin yang sudah diketahui, tetapiyang umum dan banyak ditemukan ada empat macam, yaitu P , P α,

, P α, seperti ditunjukkan pada biosintesis berikut.

PG : prostaglandin

Asam 5, 8,11,14-eikosatetranoat(asam arakidonat)

Aspirin (obat sakit kepala) dapatmenghambat pembentukanprostaglandin melalui reaksiasetilasi sehingga dampak kelebihanprostaglandin (sakit kepala) dapatdinetralisir.

Aspirin (headache medicine) caninhibit prostaglandine formationthrough acetilation reaction thus theeffect of prostaglandineoverproduction (headache) can becured.

NoteCatatan

Kata Kunci• Cadangan energi• Asam lemak esensial

Sebutkan jenis-jenis asam lemak dan sumbernya yang banyak mengandung asam lemakesensial.

Kegiatan Inkuiri


Gambar 9.3Biosintesis prostaglandin

E : alkohol-ketonF : diol danIndeks, menyatakan jumlah ikatan rangkap

Lemak berperan sebagai pelarut vitamin-vitamin, seperti A, D, E, dan Kuntuk disirkulasikan ke bagian tubuh yang membutuhkan. Lemak yang terdapatdi bagian bawah kulit berfungsi untuk melindungi badan dari cuaca dingin.

Pada dinding pembuluh darah (arteri) terdapat suatu lapisan daribahan organik yang terdiri atas lemak dan kolesterol. Kolesterol merupakanjenis lemak yang terdapat dalam semua hewan.Tubuh kita berupayamensintesis kolesterol melalui konsumsi makanan, seperti mentega, telur,dan daging merah yang kaya kolesterol.

Lemak dan kolesterol yang berlebihan dapat menimbulkan penyempitanpembuluh darah sehingga menghambat aliran darah. Akibatnya, tekanandarah meningkat dan berpotensi terjadinya serangan jantung.

Para praktisi kesehatan menganjurkan untuk mengonsumsi makananyang mengandung kadar kolesterol dan lemak jenuh rendah. Hal inidisebabkan makanan yang mengandung lemak jenuh tinggi akanmeningkatkan kadar kolesterol dalam tubuh.

Berdasarkan hasil penelitian membuktikan bahwa makanan yangbanyak mengandung kadar lemak tidak jenuh tinggi dapat mengurangiserangan jantung. Jadi, untuk menjaga kesehatan, kita perlu mengurangikonsumsi makanan berlemak jenuh kadar tinggi, dan diganti dengankonsumsi lemak nabati, yang banyak mengandung lemak tidak jenuh.Kadar lemak jenuh dan tidak jenuh dalam jenis minyak dan mentegaditunjukkan pada tabel berikut.

COOH

OCOOH

H

OH

HOH

COOH

HOH

HO

H

H

OH

P

P α

Asam 8,11,14-eikosatrienoat(asam homo-γ-linolenat)

Keterangan:

Tabel 9.6 Kadar Lemak Jenuh dan Tak Jenuh di Dalam Beberapa SumberMakanan

Minyak:SawitKelapaKacangJagung

Lemak:MentegaMargarin

SumberJenuh Takjenuh

Kadar Lemak ( )

50941916

4535

5068184

2940

Sumber: Bantuan Studi Lengkap SPM Kimia, 1996

Lemak OlestraSetiap jenis vitamin memiliki

struktur kimia yang khas. Strukturkhas ini menentukan kelarutannyadi dalam setiap bagian tubuhmanusia. Misalnya, vitamin B dan Clarut dalam air. Adapun vitamin A, D,E, dan K larut dalam pelarutnonpolar dan jaringan lemak tubuh(yang juga bersifat nonpolar).Vitamin-vitamin tersebut disimpansebagai cadangan vitamin, yangdigunakan ketika seseorangmengalami defisiensi (kekurangan)vitamin dalam jangka waktu lama.

Olestra, suatu produk yangdihasilkan dari penggabunganmolekul gula dengan asam lemak.Olestra stabil pada suhu tinggisehingga banyak digunakan sebagaipengganti minyak sayur dalampembuatan keripik kentang danmakanan sejenisnya. Olestramemasuki sistem pencernaan tanpamelalui proses metabolismesehingga tidak ada kalori dari bahanini yang diambil.

Efek samping darimengkonsumsi produk ini secaraterus menerus berkaitan denganmasalah gizi, karena olestramerupakan sejenis molekul lemakyang besar, menyerap vitamin-vitamin yang larut dalam lemak (A,D, E, dan K). Selain itu, olestra jugamenyerap nutrien, seperti karoten,yang ikut terbawa saat diekresikankeluar tubuh.


SekilasKimia

⎯⎯→

⎯⎯→

257Lemak

Keunggulan Minyak Kelapa SawitMinyak kelapa sawit mengandung asam lemak jenuh dan tidak jenuh

dalam kadar yang seimbang. Minyak ini mengandung 44% asam palmitatdengan 16 atom karbon. Keadaan ini lebih baik untuk kesehatan jikadibandingkan dengan asam lemak berantai pendek.

Minyak sawit tidak mengandung kolesterol dan banyak mengandungasam lemak tidak jenuh, sekitar 40% jika dibandingkan minyak-minyak yanglain. Asam lemak tidak jenuh ini membantu mengurangi kadar kolesteroldalam darah. Oleh karena itu, minyak sawit cukup aman bagi kesehatan.

Minyak sawit juga mengandung β–karoten yang merupakan sumberpenting bagi pembentukan vitamin A, dan juga mengandung vitamin E.β–karoten dan vitamin E berperan penting dalam upaya mencegahpenyakit kanker.

Minyak sawit tidak mudah menjadi tengik. Oleh karena itu, makananyang digoreng dengan minyak kelapa sawit lebih tahan lama.

Minyak sawit dapat membantu mencegah pembekuan darah. Halini disebabkan minyak sawit dapat menjaga kondisi hormon tromboksindan prostalisin dalam darah. Jadi, minyak sawit dapat menjaga pengendapankolesterol pada dinding pembuluh darah.


Manakah makanan berikut ini yang lebih baik bagi kesehatanuntuk dikonsumsi? Jelaskan secara singkat dan tepat.(a) Daging merah (sapi, kambing) atau daging ayam?(b) Susu atau telur?


(c) Terigu atau jagung?(d) Alpukat atau mentega?

C. Sabun dan DetergenSabun adalah garam logam alkali (biasanya garam natrium) dari asam-

asam lemak yang mengandung jumlah atom karbon umumnya 16 dan 18.Akan tetapi, ada juga sabun yang mengandung asam lemak dengan rantaikarbon lebih pendek.

1. SabunPembuatan sabun telah dilakukan sejak masa lampau (mesir kuno).

Sebelum masehi, sabun sudah dibuat dari abu tanaman yang mengandungkalium karbonat. Abu tersebut dididihkan dengan kapur (CaO)membentuk kalium hidroksida. Selanjutnya pendidihan kalium hidroksidadengan lemak hewan menghasilkan sabun.

Sabun generasi pertama yang mirip dengan sabun sekarang dibuat diItalia pada tahun 600 M. Pada waktu itu bahan-bahan baku yangdigunakan adalah lemak dan kalium hidroksida. Sabun yang dihasilkantidak murni sebab menggunakan bahan baku yang juga tidak murni.

Kata Kunci• Lemak jenuh• Lemak tak jenuh

Lakukan survei untuk menyelidiki titik leleh minyak goreng yang ada di pasaran. Minyakgoreng mana yang banyak mengandung asam lemak tidak jenuh.

Kegiatan Inkuiri


Teknik yang dikembangkan masih primitif. Dengan ditemukan teknikpemurnian bahan baku dan pemahaman yang memadai terhadap reaksi-reaksi kimia dalam pembuatan sabun maka pada abad-abad berikutnyadihasilkan sabun bermutu tinggi.

Sabun mempunyai dua bagian, yaitu bagian ekor dan kepala. Bagianekor berupa hidrokarbon rantai lurus, bagian kepala berupa garam natriumatau kalium dari ion karboksilat yang bersifat polar.

Bagian ekor bersifat nonpolar sehingga hanya larut dalam bahan yangjuga nonpolar, seperti minyak atau lemak. Bagian kepala bersifat polarsehingga hanya larut dalam pelarut polar seperti air.

Sabun yang umum dipakai adalah garam natrium atau kalium dariasam stearat atau palmitat. Struktur molekulnya adalah

C O�

O

Na+

ekor kepala

Gambar 9.5Model struktur molekul sabun

Gambar 9.4Sabun mandi dibuat pertama

kali dari kalium hidroksida danlemak hewan.

Sumber: Oklahomafood.com

Aktivitas Kimia 9.2Pembuatan Sabun

TujuanUntuk membuat sabun dari lemak dan natrium hidroksida (NaOH).Alat1. Gelas kimia2. Gelas ukur3. Batang pengaduk4. BunsenBahan1. Lemak2. Larutan NaOH 6 M3. Garam dapur (NaCl)4. AirLangkah Kerja1. Campurkan lemak dengan larutan NaOH 6 M. Kemudian, didihkan sambil di-

aduk.2. Setelah reaksi sempurna tambahkan garam dapur, dan cuci dengan air.Pertanyaan1. Bagaimana persamaan reaksi dalam proses penyabunan tersebut.2. Jelaskan mengapa perlu dilakukan penambahan NaOH 6 M.3. Mengapa pada akhir reaksi perlu ditambahkan garam dapur (NaCl)?

Setelah melakukan percobaan pembuatan sabun pada Aktivitas Kimia 9.2. Buatlahkembali bersama teman kelompok Anda sabun dalam jumlah yang relatif banyak.Kemudian, coba tawarkan dengan harga yang sesuai kepada orang-orang di sekitarAnda.

Kegiatan Inkuiri

Mahir MenjawabHasil samping yang diperoleh dalamindustri sabun adalah ....A. alkoholB. esterC. glikolD. gliserolE. asam karbon tinggiPembahasanReaksi pembentukan sabun(safonifikasi)ester+basa kuat → sabun+alkohol(lemak) (gliserol)Dalam industri pembuatan sabun,ester yang digunakan adalah lemak.Jadi, alkohol yang dihasilkan berupagliserol (CH2OH–CHOHCH2OH)merupakan hasil samping. (D)

SPMB 2004

259Lemak

a. Sabun sebagai PengemulsiJika air dan minyak dicampurkan, akan membentuk dua lapisan.

Lapisan atas adalah minyak dan lapisan bawah adalah air. Jika campuranminyak dan air dikocok, minyak akan pecah menjadi butiran-butiran yangtersebar dalam campuran. Campuran ini disebut emulsi. Emulsi minyak-airtidak stabil. Jika dibiarkan, butiran-butiran minyak akan bergabung kembaliseperti semula membentuk lapisan minyak di atas permukaan air.

Jika sabun ditambahkan ke dalam emulsi minyak dan air maka emulsitersebut menjadi stabil, tidak terpisah lagi (Gambar 9.6b). Hal inidisebabkan oleh bagian ekor sabun akan melarutkan butiran minyak,dan bagian kepala akan berada dan larut dalam air.

Butiran-butiran minyak seolah-olah larut dalam air dengan bantuansabun. Dalam hal ini, peranan sabun dapat dijelaskan sebagai berikut.1) Bagian ekor sabun masuk (larut) ke dalam butiran minyak sebab

sama-sama nonpolar.2) Bagian kepala sabun berada di luar permukaan butiran minyak sebab

bersifat polar (tidak larut dalam minyak). Bagian kepala larut dalamair sebab sama-sama polar.

3) Oleh karena bagian kepala sabun bermuatan negatif maka setiapbutiran minyak seolah-olah dikelilingi oleh satu lapisan bermuatannegatif membentuk misel (lihat Gambar 9.7).

4) Muatan negatif yang mengelilingi butiran minyak mengadakan tolak-menolak satu sama lain sehingga butiran-butiran minyak tidak akanbergabung membentuk lapisan minyak seperti semula. Jadi, sabundikatakan menstabilkan emulsi minyak-air.

b. Sabun sebagai Pencuciabun biasanya garam natrium stearat atau natrium palmitat. Rumus

umum sabun adalah R–COONa, dengan R adalah alkil dari hidrokarbon.Sabun yang dibuat dari garam natrium stearat, memiliki rumus:

C17H35COONa

Jika sabun dari garam stearat dilarutkan dalam air maka akanterionisasi sebagai berikut.

C17H35COONa(aq) ⎯⎯→ C17H35COO–(aq) + Na+(aq)

Ion stearat terdiri atas dua gugus, yaitu kepala ( –COO– ) bersifationik dan hidrofil, serta ekor (C17H35

–) bersifat hidrofob.

Gambar 9.6(a) Minyak dan air jika

dicampurkan membentukemulsi yang tidak stabil.

(b) Setelah ditambahkan sabun,terbentuk emulsi minyak-airyang stabil. Rantai karbonlarut dalam minyak, dangugus karboksil larut dalamair.

Gambar 9.7MiselButiran minyak seolah-olahdikelilingi oleh lapisanbermuatan negatif.

Sumber: journeytoforever.org

(a) (b)

Kata Kunci• Garam natrium/kalium

karbosilat• Bagian ekor sabun• Bagian kepala sabun• Misel• Hidrofil• Hidrofob


Tindakan sabun dalam membersihkan pakaian dari kotoranberdasarkan pada sifat kedua ujung ion stearat ini. Secara umum tindakansabun dalam mencuci pakaian dibagi dalam dua tahap, yaitu tahappembasahan ( etting) dan tahap pencucian (cleaning).

1) Tahap PembasahanSemua molekul air akan tarik-menarik satu sama lain. Di dalam air,

kekuatan baku-tarik ini seimbang dalam segala arah. Akan tetapi, dipermukaan air akan terbentuk dua arah gaya tarik yaitu gaya tarik kearah dalam dan gaya tarik ke arah samping, seperti ditunjukkan padaGambar 9.8.

Kedua arah tarikan ini menyebabkan air memiliki suatu gaya tegang.Gaya ini dinamakan tegangan permukaan air. Sifat dari tegangan permukaanmenghalangi air untuk membasahi suatu objek yang akan dicuci.

Jika sabun dicampurkan ke dalam air maka partikel-partikel sabunakan larut di dalam air dan tersebar di antara molekul-molekul air.Penyebaran ini menurunkan gaya tarik antarmolekul air. Penurunan gayatarik ini melemahkan tegangan permukaan air. Dengan melemahnyategangan permukaan air maka air dapat membasahi objek yang akandicuci dengan mudah.

2) Tahap PencucianPakaian yang akan dicuci biasanya terdapat kotoran berupa lemak. Jika

sabun diaduk bersama-sama pakaian yang berlemak maka ujung hidrofobakan larut dalam lemak, sedangkan ujung hidrofil berada dalam medium air.

Selama pencucian, pergerakan molekul-molekul air akan menarikbagian kepala molekul sabun, dan kepala molekul sabun akan menarikbagian ekornya. Akibat tarikan itu, bagian ekor akan menarik lemakhingga pecah dan terpisah dari permukaan pakaian.

Lemak yang terlepas dari pakaian dibawa oleh gerakan air. Kotoranyang melekat pada lemak juga akan turut lepas. Lemak bersama-samasabun dalam air akan membentuk emulsi.

2. DetergenDetergen tergolong bahan yang digunakan sebagai pencuci. Detergen

dibagi dalam dua jenis yaitu detergen alam dan detergen sintetik.Detergen alam dibuat dari minyak hewan atau minyak sayuran sepertisabun mandi. Detergen sintetik biasanya dibuat dari minyak bumi.

Detergen agak berbeda dari sabun. Sabun adalah garam natrium dariasam karboksilat, sedangkan detergen adalah garam natrium dari asamsulfonat, seperti natrium alkil sulfat dan natrium alkilbenzen sulfonat.

Sabun dan detergen memiliki gugus fungsi berbeda. Sabun memilikigugus fungsi ion karboksilat (COO–), sedangkan detergen memiliki gugusfungsi ion sulfonat (SO3

–) atau ion sulfat (O–SO3–).

Bagian ekor yang telah dikembangkan untuk pembuatan detergenadalah alkil sulfat dan alkilbenzena sulfonat. Rantai alkil sulfatmengandung 10–18 atom karbon. Rantai ini berasal dari alkohol, sepertilauril alkohol.

Reaksi lauril alkohol dengan asam sulfat pekat menghasilkan asamsulfonat. Asam ini selanjutnya direaksikan dengan natrium hidroksidamembentuk natrium lauril sulfat. Persaman reaksinya:

Gambar 9.9Salah satu jenis detergen

komersial menggunakan bahanLAS (lauril alkil sulfonat).

Sumber: wing scorp.com

Gambar 9.8Tarik-menarik antarmolekul air

Kata Kunci• Detergen alam• Detergen sintetik• Gugus fungsi ion sulfonat/sulfat

261Lemak


1. Terangkan kembali dengan kalimat Anda sendiri,bagaimana sabun digunakan sebagai pengemulsi.

2. Mengapa air saja tidak cukup melarutkan kotoranpada pakaian Anda?


3. Apa yang dimaksud dengan misel?4. Tuliskan persamaan reaksi pembentukan sabun

natrium palmitat.

Rantai alkilbenzena sulfonat berasal dari minyak bumi. Rantai inidibentuk dari rantai alkena lurus (10–12 atom karbon) dengan cincinbenzena. Alkilbenzena yang dihasilkan, kemudian direaksikan denganasam sulfat pekat membentuk asam alkilbenzen sulfonat. Selanjutnyaasam ini dinetralkan oleh natrium hidroksida membentuk detergen.Contoh reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.

Selanjutnya, alkilbenzena direaksikan dengan asam sulfat.

Bagian ekor yang dihasilkan di atas selanjutnya direaksikan dengannatrium hidroksida membentuk detergen. Contoh:

Asam alkilbenzena sulfonat bereaksi dengan natrium hidroksidamembentuk detergen natrium alkilbenzen sulfonat (ABS), sedangkanlauril hidrogen sulfat bereaksi dengan natrium hidroksida membentukdetergen natrium lauril sulfat (LAS).

CH3–(CH2)10–CH2OH+ OH S

O

O

HO ⎯⎯→ H3C (CH2)10H2C O S

O

O

OH + H2O

CH=CH2+Alkilasi⎯⎯⎯→ C

CH3

HAlkena Benzena Alkilbenzena

C

CH3

H

+ S

O

O

OHHO Alkilasi⎯⎯⎯→ C

CH3

H

S

O

O

OH + H2O

Alkilbenzena Asam sulfat Asam alkilbenzen sulfonat

C

CH3

H

S

O

O

OH + NaOH ⎯⎯→ C

CH3

H

S

O

O

ONa + H2O

Detergen (natrium alkilbenzena sulfonat)

Mekanisme reaksi pembuatan detergen


Rangkuman1. Lemak dan minyak adalah trigliserida, yaitu suatu triester

gliserol dan asam lemak rantai panjang. Lemak dan minyakmemiliki sifat-sifat serupa ester, yaitu dapat dihidrolisis,dioksidasi, dan dihidrogenasi pada ikatan rangkapnya.

2. Asam karboksilat dalam lemak dan minyak padaumumnya mengandung jumlah atom karbon genapdan ikatan rangkap dengan struktur cis. Lemak takjenuh diperlukan oleh tubuh untuk menjagakesehatan, sedangkan lemak jenuh perlu dihindarisebab dapat meningkatkan kadar kolesterol dalamdarah yang berpotensi penyakit jantung.

3. Identifikasi lemak dapat ditentukan menggunakanmetode kuantitatif, seperti bilangan asam, bilanganester, bilangan penyabunan, dan bilangan iodin. Padaumumnya, minyak mengandung lebih banyak asamlemak tak jenuh daripada asam lemak jenuh.

4. Sabun adalah garam logam alkali dari asam-asamkarboksilat. Adapun detergen adalah garam sulfonatatau sulfat yang mengandung rantai hidrokarbonpanjang. Sabun dan detergen dibuat berdasarkan padasifat dwikutub (dipolar) dari molekul atau ionnya.

Apakah Anda merasa kesulitan dalam memahamimateri pada Bab 9 ini? Bagian manakah dari materi Bab9 ini yang tidak Anda kuasai? Jika Anda merasa kesulitandiskusikan dengan teman atau guru Anda.

Pada bab ini Anda telah memahami sifat kimia danfisika lemak; mengetahui penataan nama lemak atauminyak; menentukan bilangan asam suatu lemak atauminyak; serta memahami karakterisasi lemak dan minyak

Refleksisecara konvensional; dan mengetahui jenis makananyang dapat menyehatkan dan mana yang tidak.

Pada bab ini Anda juga telah mengetahui bahwapembuatan sabun dan detergen diperoleh melaluihidrolisis lemak, begitu pula dengan pembuatanmargarin yang berasal dari hidrogenasi minyak menjadilemak. Cari tahu oleh Anda manfaat lain dari lemak atauminyak.

Lipid

terdiri atas

Lemak Minyak

Sumber Ikatan dalam asam lemak

Hewan Tanaman Asam lemakjenuh

Asam lemaktak jenuh

dibedakan dari

lemak minyak lemak minyak

diidentifikasi dengan

Peta Konsep

Wujud fisik

Padat padasuhu kamar

Cair padasuhu kamar

lemak minyak

Bilangan asam Bilangan ester Bilangan penyabunan Bilangan iodin

263Lemak


A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.1. Lemak adalah senyawa karbon yang termasuk

golongan ....A. polialkoholB. esterC. asam karboksilatD. aldehidaE. eter

2. Lemak dan minyak mengandung jenis unsur yangsama, yaitu C, H, O. Perbedaannya terletak pada ....A. struktur molekulB. jumlah asam lemakC. ikatan antaratom karbonD. kereaktifan gugus esterE. jenis gugus polihidroksi

3. Ciri utama asam karboksilat dalam lemak adalah ....A. mengandung gugus karboksilatB. memiliki rantai karbon yang panjangC. memiliki ikatan rangkap duaD. dapat dihidrolisisE. membentuk sabun dengan logam alkali

4. Pernyataan berikut yang sesuai dengan gliserol adalah ....A. sukar larut dalam air, tetapi larut dalam eterB. merupakan alkohol tersierC. nama IUPAC: 1,2–propanadiolD. tergolong senyawa polihidroksiE. berupa cairan kental dan beracun

5. Di antara struktur berikut yang merupakan strukturminyak adalah ....

A.

H2C

HC

H2C

O C C13H27

O

O

C C15H31

C C15H31

O

O

O

B.H2C

HC

H2C

O C C17H35

O

O

C C17H35

C C17H35

O

O

O

C.

H2C

HC

H2C

O C C17H33

O

O

C C17H35

C C17H35

O

O

O

D.

H2C

HC

H2C

O C C17H33

O

O

C C17H33

C C17H33

O

O

O

E.

H2C

HC

H2C

O C C15H31

O

O

C C15H31

C C15H29

O

O

O

6. Jika lemak dihidrolisis dengan larutan NaOH, salahsatu produknya adalah ....A. propanolB. gliserolC. nitrogliserinD. esterE. asam asetat

7. Pada pembuatan margarin, untuk menghidrogenasisempurna 1 mol trigliserida dari asam linolenat,C17H31COOH, diperlukan gas hidrogen sebanyak ....A. 2 molB. 3 molC. 4 molD. 5 molE. 6 mol

8. Reaksi RCOOR + NaOH ⎯⎯→ RCOONa + ROHdinamakan reaksi ....A. penyabunanB. esterifikasiC. pirolisisD. penggaramanE. hidrolisis


9. Reaksi penyabunan adalah reaksi antara ....A. gliserol dan NaOHB. etanol dan NaOHC. asam karboksilat dan NaOHD. gliserida dan NaOHE. gliserol dan asam lemak

10. UMPTN 1999 B:Untuk menentukan adanya ikatan rangkap digunakanpereaksi brom. Reaksi yang terjadi pada penentuan iniadalah reaksi ....A. substitusiB. adisiC. oksidasiD. eliminasiE. reduksi

11. Satu molekul gliserol bereaksi dengan tiga molekulpalmitoleat. Nama senyawa yang terbentuk adalah ....A. trigliserinB. tripalmitoleinC. trigliseridaD. tripalmitoleatE. gliserilpalmitoleat

12. Lemak dengan nama gliseril trilinoleat memiliki struktur....

A.

H2C

HC

H2C

O C C13H27

O

O

C C15H31

C C15H31

O

O

O

B.H2C

HC

H2C

O C C17H35

O

O

C C17H35

C C17H35

O

O

O

C.

H2C

HC

H2C

O C C17H33

O

O

C C17H35

C C17H35

O

O

O

D.

H2C

HC

H2C

O C C17H29

O

O

C C17H29

C C17H29

O

O

O

E.

H2C

HC

H2C

O C C15H31

O

O

C C15H31

C C15H29

O

O

O

13. Bilangan yang menyatakan kadar asam lemak bebasdalam suatu lemak atau minyak dengan cara reaksipenetralan disebut ....A. bilangan asamB. bilangan penyabunanC. bilangan esterD. bilangan iodinE. bilangan penetralan

14. Bilangan yang menunjukkan jumlah ikatan rangkapdalam lemak atau minyak adalah ....A. bilangan asamB. bilangan penyabunanC. bilangan esterD. bilangan iodinE. bilangan penetralan

15. Jika pada titrasi 10 mg lemak memerlukan 15 mL KOH0,1 M untuk mencapai titik akhir titrasi maka bilanganasamnya adalah ....A. 15,0 D. 8,4B. 12,5 E. 7,5C. 10,0

16. Di antara asam-asam lemak berikut yang memilikibilangan iodin paling tinggi adalah ....A. asam stearatB. asam linoleatC. asam palmitatD. asam linolenatE. asam oleat

17. Pada penentuan BI, iodin yang terbentuk dititrasidengan Na2S2O3. Jumlah elektron yang terlibat dalamreaksi redoks ini adalah ....A. 2 D. 5B. 3 E. 6C. 4

265Lemak

18. Di antara bahan makanan berikut yang mengandungkolesterol paling rendah adalah ....A. susu D. daging sapiB. telur E. maduC. daging ayam

19. Di antara asam lemak berikut yang tergolong asamlemak esensial adalah ....A. asam lauratB. asam palmitatC. asam stearatD. asam linolenatE. asam butirat

20. Di antara minyak berikut yang dapat menjagakesehatan dalam jumlah yang cukup adalah ....A. minyak kelapaB. minyak sawitC. minyak jagungD. minyak jarakE. minyak kacang

21. Vitamin yang tidak larut dalam lemak adalah vitamin ....A. A D. EB. C E. KC. D

22. Prostaglandin adalah senyawa yang mengaturkeseimbangan efek-efek biologis. Pembentukanprostaglandin dapat dihambat dengan adanya ....A. asam salisilat D. kafeinB. aspirin E. streptomisinC. penisilin

23. Prostaglandin dapat dibiosintesis dari asam lemak ....A. palmitat D. lauratB. stearat E. miristatC. linolenat

24. Di dalam air, ion-ion sabun yang berasal dari asam lemakmembentuk ....A. ikatan hidrogenB. miselC. rantai polimerD. s ellingE. endapan minyak

25. Rumus struktur detergen adalah ....A.

R S O�Na+

O

O

B.

R C H

O

O

C.

R C OH

O

D.R C

O

O�Na+

E.O C

OO�Na+R


1. Sebutkan perbedaan sifat-sifat lemak dan minyak.Mengapa minyak dan lemak berbeda, padahal strukturdan jenis unsur yang dikandungnya sama?

2. Suatu lemak setelah disafonifikasi dan diasamkan,menghasilkan dua ekuivalen asam palmitat dan satuekuivalen asam oleat. Gambarkan struktur dari asamlemak tersebut.

3. Suatu trigliserida mengandung dua satuan asam stearatdan satu satuan asam palmitoleat. Apakah produkutamanya jika diolah dengan:a. larutan NaOH dan dipanaskan.b. gas hidrogen dengan katalis Ni, pada suhu dan

tekanan tinggi.c. ditambah bromin dalam CCl4?

4. Apakah perbedaan dan kesamaan antara:a. bilangan asam dan bilangan penyabunan;b. bilangan ester dan bilangan penyabunan?

5. Mengapa lemak tidak jenuh diperlukan dalam dietmanusia bagi kesehatan? Jelaskan.

6. Apa perbedaan utama antara sabun dan detergen? Apapula kesamaannya?


i Ma ananKita memerlukan makanan sebagai sumber nutrisi yang dibutuhkan oleh tubuh untuk pertumbuhan dan kesehatan.

Nutrisi yang dibutuhkan tersebut di antaranya; karbohidrat (glukosa yang terdapat dalam gula, dan pati yang terdapatdalam makanan berenergi tinggi, seperti, nasi, roti, dan kentang); sumber protein yang dapat diperoleh dari berbagaimacam makanan, seperti daging dan kacang-kacangan; serta lemak yang mengandung asam lemak jenuh (terdapatdalam margarin, dan daging); dan minyak yang mengandung asam lemak takjenuh (seperti, minyak dapur atau minyakkelapa sawit). Pada proyek Semester 2 ini, Anda ditugaskan untuk mengidentifikasi golongan senyawa pada produk-produk yang mudah diperoleh di sekitar Anda, seperti di supermaket atau tempat perbelanjaan lainnya. Kemudian,buatlah laporan pengamatan kelompok Anda berupa karya tulis yang diserahkan kepada guru Anda sebelum ujiansemester 2.

TujuanUntuk mengidentifikasi gula pereduksi, pati, protein, lemak, dan minyak.Alat dan Bahan1. Tabung reaksi 7. Air beras2. Gelas kimia 8. Larutan iodin3. Penangas air 9. Larutan putih telur4. Pembakar bunsen 10. Larutan biuret5. Larutan gula 11. Larutan etanol6. Larutan Benedict 12. Air

Langkah KerjaUji gula pereduksi1. Siapkan penangas air.2. Larutkan gula dalam 10 mL air dalam tabung reaksi.4. Tambahkan beberapa tetes larutan Benedict dalam larutan gula.5. Kemudian, panaskan tabung reaksi dalam penangas air.6. Amati perubahan warna yang terjadi.Uji pati1. Kocok sedikit air beras dengan air dalam gelas kimia kecil.2. Kemudian, tambahkan beberapa tetes larutan iodin.3. Amati perubahan warna yang terjadi pada larutan iodin.Uji protein1. Sediakan larutan protein yang berasal dari putih telur ke dalam tabung reaksi.2. Tambahkan beberapa tetes larutan biuret pada larutan.3. Amati perubahan warna yang terjadi pada larutan biuret.Uji lemak minyak1. Sediakan minyak dapur dalam tabung reaksi.2. Tambahkan sedikit larutan etanol.3. Tutup tabung reaksi dan kocok.4. Kemudian, tambahkan beberapa volume air dan kocok kembali.5. Amati perubahan yang terjadi.

Proyek Semester 2


Evaluasi Kompetensi KimiaSemester 2


1. Berikut adalah bahan yang banyak digunakan dalamkehidupan sehari-hari:1. polivinil klorida2. kloroform3. isoprena4. karbon tetrakloridaPasangan senyawa yang tergolong haloalkana adalah ....A. 1 dan 2 D. 2 dan 3B. 1 dan 3 E. 2 dan 4C. 1 dan 4

2. Di antara senyawa alkohol berikut yang tidak dapatdioksidasi adalah .. . .A. CH3CH2CH2OHB. CH3CHOHCH3C. (CH3)3CCH2OHD. CH3CH2CH2OE. (CH3)3COH

3. Di antara senyawa berikut yang memiliki isomer optikadalah .. . .A. CH3CH2COOHB. CH3CHOHCOOHC. HOOCH2COOHD. CH3COCOOHE. CH3COOH

4. Perlakuan berikut yang tidak dapat diterapkan untukmembedakan alkohol dan eter adalah . . . .A. kelarutan dalam airB. reaksi esterifikasiC. reaksi dengan logam natriumD. reaksi dengan PCl3E. penentuan rumus molekul

5. Jika 1–butanol didehidrasi oleh asam sulfat pekatberlebih pada suhu 240°C, hasil yang terbentukadalah ....A. CH2=CH–CH2–CH3B. CH2=C(CH3)2C. CH3–CH=CH–CH3D. CH3–CH2–O–CH2–CH3E. CH3–CH2–O–CH3

6. Senyawa alkohol berikut ini yang tidak dapat dioksidasioleh larutan KMnO4 atau K2Cr2O7 dalam suasana asamadalah .. . .A. 3–pentanolB. 3–metil–2–butanolC. 3,3–dimetil–2–butanolD. 4–metil–2–pentanolE. 2–metil–2–butanol

7. Reaksi identifikasi untuk mengenal gugus –CHO padaalkanal adalah . . . .A. gas H2 membentuk alkoholB. logam Na membentuk alkoksidaC. PCl3 membentuk R–ClD. tes Tollen membentuk endapan AgE. gas brom membentuk dibromo alkana

8. Diketahui empat senyawa karbon:1. CH3–CH2–CH2–CH2–OH2. CH3–CH2–CH2–CHO3. CH3–CH2–C–CH3

O4. CH3–CH2–CH2–COOH

Pasangan senyawa yang berisomeri fungsional adalah ....A. 1 dan 3 D. 1 dan 4B. 2 dan 4 E. 1 dan 2C. 2 dan 3

9. Senyawa berikut merupakan isomer dari asampentanoat, kecuali . . . .A. dietil keton D. butil formiatB. propil asetat E. etil propanoatC. 2–metil butanoat

10. Alkohol dan eter memiliki rumus molekul sama, tetapititik didih alkohol jauh lebih tinggi daripada eter. Halini disebabkan . . . .A. rumus bangun alkohol dan eter tidak samaB. eter mengandung dua gugus alkilC. massa jenis eter lebih kecil dari alkoholD. antarmolekul-molekul alkohol terdapat ikatan

hidrogenE. kalor penguapan alkohol lebih tinggi

11. Zat berikut yang dapat membentuk cermin perakapabila direaksikan dengan tes Tollen adalah . . . .A. CH3COCH3B. CH3CH2OCH3C. CH3CH2CHOD. CH3CHOHCH3E. CH3(CH2)3CH2OH

12. Pernyataan yang benar tentang aseton di bawah iniadalah .. . .A. dapat bereaksi dengan larutan FehlingB. dapat teroksidasi menghasilkan asam propanoatC. merupakan hasil oksidasi alkohol primerD. merupakan hasil dari oksidasi alkohol sekunderE. mempunyai titik didih paling tinggi dalam deret

homolognya


13. Hasil reaksi antara asam propionat dengan etanol adalah ....A. CH3COOCH3 D. C2H5COOC3H7B. C2H5COOC2H5 E. C3H7COOCH3C. C3H7COOC2H5

14. Jika propena direaksikan dengan brom dalam karbontetraklorida, hasilnya adalah .. . .A. 1–bromopropanaB. 2–bromopropanaC. siklopropanaD. 1,2–dibromopropanaE. 1,3–dibromopropana

15. Di antara asam karboksilat berikut yang paling asamadalah ....A. CH3–CO2H D. (CH3)3C–CO2HB. H–CO2H E. C6H5–CO2HC. Cl3C–CO2H

16. Jika benzena dinitrasi menggunakan campuran asamnitrat pekat dan asam sulfat pekat, spesi mana yangpertama kali menyerang molekul benzena adalah ....A. NO3

– D. HNO3B. NO2+ E. HSO4

–

C. NO2+

17. Jenis reaksi benzena dengan asam nitrat yangmengandung asam sulfat adalah . . . .A. eliminasi D. oksidasiB. substitusi E. esterifikasiC. adisi

18. Di antara senyawa berikut yang disebut benzalkloridaadalah .. . .A. ClC6H5 D. C6H5CCl3B. C6H5CH2Cl E. C6H5CHCl2C. ClC6H4CH3

19. Senyawa berikut yang merupakan basa paling kuatadalah .. . .A. D.

B. E.

C.

20. Metilbenzena dapat dibuat dari benzena danbromometana dengan katalis besi(III) bromida. Reaksiyang terjadi dinamakan . . . .A. adisi D. reduksiB. substitusi E. oksidasiC. eliminasi

21. Di antara senyawa berikut yang dapat digunakan untukmelakukan reaksi oksidasi metilbenzena menjadi asambenzoat atau ion benzoat adalah ....A. klorB. asam nitrat pekat dan asam sulfat pekatC. hidrogen peroksidaD. larutan iodium dalam natrium hidroksidaE. larutan kalium permanganat(VII)

22. Di antara zat berikut yang akan menghasilkanklorobenzena apabila gas klor ini dilewatkan adalah ....A. iodobenzena pada 20°CB. bromobenzena dengan adanya FeC. benzena dalam cahaya matahariD. bromobenzena dalam cahaya matahariE. benzena dengan adanya besi

23. Senyawa berikut yang bukan monomer untukpembuatan plastik adalah .. . .A. isoprena D. propilenaB. vinil klorida E. tetrafloroetilenC. stirena

24. Polimer yang dibentuk dari kondensasi glukosadinamakan polisakarida. Senyawa berikut yangtermasuk polisakarida adalah .. . .A. protein D. enzimB. kanji E. peptidaC. DNA

25. Polimer yang mempunyai satuan berulang:(–CH2–CHCl–CH2–CH=CH–CH2–)dapat dibentuk melalui polimerisasi suatu campurandari . . . .A. CH3CCl=CH2 dan CH3CH=CH2B. CH2=CHCl dan CH2=CH2C. CH2=CCl CH=CH2 dan CH2=CH2D. CH2=CHCl dan CH2=CH CH=CH2E. CH3 CH2Cl dan CH3 CH=CH CH3

26. PVC adalah suatu plastik sebagai hasil polimerisasi dari ....A. ClHC=CHCl D. H2C=CCl2B. ClHC=CCl2 E. Cl2C=CCl2C. H2C=CHCl

27. Polikarbonat dibuat dari reaksi bisfenol A (BPA)dengan fosgen (COCl2):

⎯⎯⎯⎯⎯→2n NaOH Katalis Polikarbonat + 2n NaCl + 2n H2OPolimerisasi reaksi yang terjadi secara . . . .A. adisi D. ionikB. kondensasi E. kationikC. radikal bebas

28. Di antara senyawa berikut yang paling mungkin bereaksidengan etana–1,2–diol (etilen glikol) membentuk suatupolimer adalah ... .


A. ClCH2CH2CH2COOHB. HOOCCH2CH2OH

C. HO COOH

D. HOOC COOH

E. HO OH

29. Glukosa dan fruktosa berbeda secara struktur sebab ....A. glukosa suatu aldehid, sedangkan fruktosa suatu eterB. glukosa suatu keton, sedangkan fruktosa suatu

aldehidC. glukosa suatu aldehid, sedangkan fruktosa suatu

ketonD. glukosa suatu aldehid, sedangkan fruktosa suatu eterE. glukosa suatu amida, sedangkan fruktosa suatu

asam30. Di antara karbohidrat berikut yang tidak mengalami

hidrolisis adalah ... .A. fruktosa D. amilumB. maltosa E. selulosaC. laktosa

31. Hidrolisis pati dengan asam klorida encer menghasilkan ....A. amilum D. sukrosaB. laktosa E. fruktosaC. maltosa

32. Jika disakarida, C12H22O11 dihidrolisis dalam larutanHCl encer terbentuk monosakarida:C12H22O11 + H2O ⎯⎯→

�� C6H12O6 + C6H12O6Jika disakarida tersebut laktosa, monosakarida yangterbentuk adalah . . . .A. glukosa dan glukosaB. glukosa dan galaktosaC. fruktosa dan galaktosaD. glukosa dan fruktosaE. fruktosa dan fruktosa

33. Pernyataan berikut ini yang benar tentang polisakaridaadalah ....A. struktur molekul glikogen dapat bercabang

dengan titik cabang pada (1 4)→ glikosidikB. ikatan antarmonomer di dalam pati adalah ikatan

(1 4)β → glikosidikC. selulosa tidak dapat dicerna oleh manusia sebab

memiliki ikatan γ –glikosidikD. jika ke dalam pati ditambahkan iodium akan

terbentuk warna cokelat dari iodomilumE. pati dan selulosa memiliki monomer yang sama

yaitu β – –galaktosa

34. Pereaksi yang sering digunakan untuk identifikasiglukosa dalam urine adalah . . . .A. Fehling D. MolischB. Benedict E. TauberC. Barfoed

35. Pernyataan berikut yang tidak tepat untuk proteinadalah .. . .A. protein terbentuk dari asam amino melalui

polimerisasiB. protein dengan larutan NaOH dan CuSO4

memberi warna unguC. protein jika dihidrolisis, akan menghasilkan asam

aminoD. asam amino penyusun protein adalah asam α –

amino, asam β –amino, dan asam γ –amino.E. terjadi ikatan peptida di antara setiap dua

monomer protein36. Perhatikan struktur dipeptida berikut.

H

N C C N C C

H HH

H R1 R2O

O

OH

Ikatan peptida ditunjukkan oleh nomor ….A. 1 D. 4B. 2 E. 5C. 3

37. Suatu protein dapat memiliki struktur α–heliks. Hal inidisebabkan adanya …A. muatan positif dan negatif samaB. ikatan hidrogen intramolekulC. ikatan hidrogen antarmolekulD. ikatan peptidaE. gaya van der Waals

38. Suatu protein dapat memiliki struktur sekunder karenamemiliki . . . .A. muatan positif dan negatif samaB. ikatan hidrogen intramolekulC. ikatan hidrogen antarmolekulD. ikatan peptidaE. gaya van der Waals

39. Gugus fungsi yang membentuk ikatan peptida dalamprotein adalah ….A. amino dengan aldehidB. amida dengan hidroksilC. amida dengan karboksilD. amino dengan karboksilE. amino dengan hidroksil

40. Pereaksi yang cocok untuk menguji adanya tirosinfenilalanin dan triptofan (mengandung inti benzena)di dalam protein adalah . . . .

1 2 3 4 5


A. Xantoprotein D. nitroprusidaB. Hopkin-cole E. SakaguchiC. Millon

41. Ikatan peptida antarasam amino yang terdapat dalamprotein adalah terbentuk dari gabungan gugus ....A. alkohol dan metilB. metil dan aminoC. amino dan gugus karboksilD. karboksil dan metilE. amonia dan alkohol

42. Jika lemak dihidrolisis dengan larutan NaOH, salahsatu produknya adalah . . . .A. air D. nitrogliserinB. ester E. gliserolC. asam stearat

43. Di antara minyak-minyak berikut yang baik bagikesehatan jika dikonsumsi dalam jumlah memadaiadalah .. . .

A. minyak kelapa kopraB. minyak kelapa sawitC. minyak jagungD. minyak kacangE. minyak jarak

44. Di antara minyak-minyak berikut yang paling banyakmengandung lemak jenuh adalah . . . .A. minyak kelapa kopraB. minyak kelapa sawitC. minyak jagungD. minyak kacangE. minyak jarak

45. Pada pembuatan margarin, untuk menghidrogenasisempurna 1 mol trigliserida dari asam linoleat,C17H31COOH diperlukan gas hidrogen sebanyak .. . .A. 2 mol D. 5 molB. 3 mol E. 6 molC. 4 mol


1. Mycomycin adalah antibiotik alam yang dihasilkan darijamur Nocardia acidophilus. Rumus molekul mycomycinadalah C13H10O2, dan nama sistematisnya asam 3,5,7,8–tridekatetraena–10,12–dionat. Gambarkan strukturmycomycin.

2. Terangkan uji kimia yang dapat membedakan antara:a. Propionaldehid (propanal) dan aseton

(propanon)b. CH2=CH–C ≡ C–CH ≡ CH2 dan benzenac. asam asetat dan asetaldehid (etanal)d. toluen (metilbenzen) dan 2–metilsikloheksena

3. Identifikasikan apakah senyawa berikut tergolong asamkarboksilat, ester, keton, atau aldehid.a.

O

O

b.C

O

H

c.

CH3 C CH2

O

CH CH3

CH3

4. Sikloheksanol, C6H11OH dioksidasi oleh krom trioksida,CrO3, dalam larutan asam menjadi sikloheksana,C6H10O. Krom trioksida direduksi menjadi Cr3+. Tuliskanpersamaan setara untuk reaksi tersebut.

5. Hasil analisis cuplikan senyawa adalah: 87,5% N dan12,5% H (menurut massa).a. Tentukan rumus empirisnya.b. Tuliskan rumus struktur yang mungkin untuk

senyawa tersebut, diketahui bahwa senyawa ituhanya berikatan kovalen tunggal.

c. Pada kondisi bagaimana senyawa tersebut bereaksidengan feniletanon?

6. Pada pembuatan etil benzoat dari etanol dan asambenzoat, pereaksi didihkan dalam refluks dan HClkering dialirkan ke dalam campuran.a. Tuliskan persamaan kimia setara untuk reaksi

tersebut.b. Berikan alasan mengapa dalam reaksi ini

digunakan HCl kering.c. Mengapa HCl kering lebih baik daripada H2SO4

pekat pada reaksi pengesteran ini?d. Apakah yang dimaksud dengan istilah pengasilan?

7. Monomer apa yang digunakan untuk membentukpolimer berikut.

CH CH2 CH CH2 CH

F F F

8. Sebanyak 10,0 g trigliserida dihidrolisis dengan natriumhidroksida, menghasilkan gliserol dan tiga mol natriumstreat (C17H35COONa). Berapa gram NaOH yangdiperlukan untuk hidrolisis ini?

271Lemak

A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.1. Penurunan tekanan uap larutan disebabkan oleh .…

A. komponen pelarut dalam fasa uapB. pelarut dan terlarut tidak bercampurC. penurunan gaya tarik antarmolekulD. zat terlarut yang mudah menguapE. zat terlarut yang sukar menguap

2. Jika beberapa asam amino berikut dengan berat yangsama, dilarutkan dalam air maka kenaikan titik didihpaling tinggi terjadi pada larutan ….A. glisin D. sisteinB. alanin E. triptofanC. treonin

3. Sebanyak 2,5 g suatu zat dilarutkan dalam 100 g air.Titik beku air mengalami penurunan sebesar 0,25 oC.Massa molekul zat tersebut adalah ….A. 100 D. 240B. 125 E. 275C. 186

4. Tiga macam larutan dengan molaritas yang sama: cuka,NaCl, dan CaCl2 diukur pada suhu yang sama makaperbandingan tekanan osmotik (π) antara ketigalarutan tersebut adalah .…A. π cuka paling besarB. π NaCl π CaCl2C. π NaCl2 paling tinggiD. π NaCl cukaE. semua sama

5. Reaksi ion permanganat dan ion oksalat dalam larutanasam memiliki persamaan berikut.MnO4

– + C2O42– ⎯⎯→ Mn2+ + CO2 + H2O

Jika persamaan ini disetarakan, jumlah H+ yangdiperlukan ….A. 8 di kanan D. 16 di kiriB. 8 di kiri E. 16 di kananC. 12 di kiri

6. Pada setengah reaksi oksidasi metanol menjadiformalin: CH3OH ⎯⎯→ CH2O, jumlah elektron yangterlibat adalah ....A. 0 D. 3B. 1 E. 4C. 2

7. Diketahui:H+(aq) H2(g) Ag+(aq) Ag(s) E° = 0,8 VZn2+(aq) Zn(s) Ag+(aq) Ag(s) E° = 1,56 VZn2+(aq) Zn(s) Sn2+(aq) Ag(s) E° = 0,62 V

Potensial sel untuk reaksi:Sn2+ + 2e– ⎯⎯→ Snadalah ....A. –0,14 V D. + 0,7 VB. +0,14 V E. + 0,62 VC. –0,7 V

8. Potensial reduksi logam X dan sebagai berikut.X2+ + 2e– ⎯⎯→ X E° = + 0,40 V

2+ + 2e– ⎯⎯→ E°= –0,30 VKedua logam tersebut disusun seperti pada gambarberikut.

Berdasarkan gambar tersebut pernyataan yang tepatadalah ....

9. Jika n mol elektron dialirkan melalui larutan CuSO4, xmol Cu dan y L gas hidrogen (pada STP) diproduksi.Hubungan antara n, x, dan y yang tepat adalah ….

A. N = X + D. 2222,4

yn ⎛ ⎞= + ⎜ ⎟⎝ ⎠

B.22, 4

yn ⎛ ⎞= + ⎜ ⎟⎝ ⎠E. 2

11,2yn ⎛ ⎞= + ⎜ ⎟⎝ ⎠

C.11,2

yn ⎛ ⎞= + ⎜ ⎟⎝ ⎠

10. Pada proses elektrolisis, perbandingan tetapan faradayterhadap tetapan Avodagro sama dengan ....A. jumlah mol elektronB. jumlah elektronC. muatan pada satu elektronD. muatan pada satu mol elektronE. muatan pada ion

Ion positif dinetralkanpada elektrode GGL sel (V)

a.b.c.d.e.

XX

X dan

0,10,70,10,70,7

Evaluasi Kompetensi KimiaAkhir Tahun

X Y

X2+(aq)1 M

Y2+(aq)1 M


11. Reaksi redoks antarhalogen berikut dapat terjadi,kecuali ….A. larutan KI dengan gas Br2B. larutan KI dengan gas Cl2C. larutan KCl dengan gas Br2D. larutan KCl dengan gas F2E. larutan KBr dengan gas Cl2

12. Gas NH3 dapat dibuat di laboratorium dengan cara ….A. pemanasan campuran (NH4)2SO4 dan K2OB. pemanasan NH4NO3C. pemanasan NH4ClD. mengalirkan H2 ke dalam nitrogen cairE. elektrolisis larutan NH4Cl

13. Pembuatan logam magnesium dilakukan melaluiproses ….A. pirolisis D. elektrolisisB. kromatografi E. peptisasiC. pemanggangan

14. Elektrolisis larutan yang menghasilkan logam alkaliadalah ….A. larutan KI dengan elektrode CB. larutan Na2SO4 dengan elektrode CC. larutan KNO3 dengan elektrode AuD. leburan NaCl dengan elektrode PtE. larutan NaCl dengan elektrode C

15. Pembuatan silikon ultra-murni dapat dilakukan melaluiproses ….A. distilasi kuarsa (SiO2)B. reduksi SiCl4C. pemurnian zonaD. pemanggangan kuarsaE. kromatografi lapis tipis

16. Jika kalsium nitrat dipanaskan dengan kuat maka reaksiyang terjadi adalah ….A. Ca(NO3)2(s) ⎯⎯→ Ca(NO2)2(s) + O2(g)B. 2Ca(NO3)2(s) ⎯⎯→ 2CaO(s)+4NO2(g)+ O2(g)C. Ca(NO3)2(s) ⎯⎯→ CaO(s) + N2O(g) + 2O2(g)D. Ca(NO3)2(s)⎯⎯→ Ca3N2(s)+4NO2(g)+5O2(g)E. Ca(NO3)2(s) ⎯⎯→ CaO2(s) + 2NO2(g)

17. Persamaan setara yang tepat untuk reaksi larutan amoniapekat dan suspensi seng(II) hidroksida adalah ….A. Zn2+(aq) + 4NH3 ⎯⎯→ Zn(NH3)4

2+

B. Zn(OH)2(s) + 4NH3 ⎯⎯→ Zn(NH3)42++ 2OH–

C. Zn(OH)2(s) + 2OH– ⎯⎯→ Zn(OH)42–

D. Zn(OH)2(s) + 2NH4+ ⎯⎯→ Zn2+ + 2NH4OH

E. Zn2+(aq) + 2NH3 ⎯⎯→ Zn(NH3)22+

18. Rumus kimia potasium heksasianoferat(II) adalah ….A. K4[FeCN6] D. K3[Fe(SCN)6]B. KFe(SCN)6 E. K4[Fe(NCO)6]C. K3[FeCN6]

19. Nama yang tepat untuk senyawa kompleks denganrumus (Cr(NH3)4Cl2)Cl adalah ….

A. krom(III) tetramin dikloro kloridaB. tetramindiklorokrom(III) kloridaC. diklorotetraminkromat(III) kloridaD. tetramindiklorokromat(III) kloridaE. diklorotetraminkrom(III) monoklorida

20. Prinsip pembuatan baja dari besi tuang yaitu dengancara ….A. meningkatkan kadar karbonB. menurunkan kadar karbonC. meningkatkan kadar timahD. menurunkan kadar timahE. meningkatkan kadar seng

21. Senyawa kompleks berikut yang bukan kelat adalah ....A. bis(dimetilglioksimato)nikel(II)B. kalium tetratiosianatoetilendiaminkromat(III)C. ion karbonatotetraaminkobalt(III)D. trans–diglisinatopaladium(II)E. sodium tetrasianoditiosianatoferat(III)

22. Perhatikan grafik pita kestabilan berikut.

Unsur radioaktif yang terletak di daerah B akanmencapai stabil dengan cara memancarkan ….A. partikel α D. positronB. partikel β E. neutronC. partikel γ

23. Pada reaksi inti: 23892U + α ⎯⎯→ X + 3 1

0 n . Spesi Xadalah ….

A. 23490 U D. 239

94 Pu

B. 23690Th E. 240

94Pu

C. 23592U

24. Batang kadmium dalam reaktor nuklir berfungsi ….A. menyediakan deuterium untuk reaksi fisi dengan

235UB. mengubah neutron cepat menjadi neutron termalC. mengubah 235U untuk menghasilkan energiD. sebagai bahan bakar untuk memicu reaksi fisiE. sebagai sumber partikel alfa

25. Reaksi fisi yang dikembangkan dalam reaktor nuklirmenggunakan bahan bakar .…A. U–235 D. Po–212B. U–238 E. Th–234C. Po–239

Pita kestabilan

Proton

Neu

tron A

B

C

273Evaluasi Kompetensi Kimia Akhir Tahun

26. Jika etiletanoat, CH3C16O2C2H5 dihidrolisis berasamdengan adanya H2

18O, isotop-isotop atom 18O terdapatdalam produk CH3–CO–18OH, bukan dalamC2H5

18OH. Kesimpulannya adalah….A. ikatan C–16O lebih kuat dari C–18OB. ikatan C–C dalam gugus O–C2H5 terurai selama

hidrolisis

C. ikatan tunggal C–O dalam gugus C O

O

teruraiD. atom O dalam gugus O–C2H5 menjalani reaksi

dengan H318O+

E. gugus C2H5 mengalami serangan oleh H218O

27. X, , Z adalah senyawa berbeda. X bereaksi dengannatrium menghasilkan H2. X dan bereaksimembentuk ester. X dan Z dapat juga membentuk esteryang sama tetapi tidak bagus. Senyawa adalah ….A. propan–1–ol D. propanonB. propanal E. asam propanoatC. propanoil klorida

28. Senyawa berikut yang tidak membentuk endapankuning jika dipanaskan dengan larutan iodin cair dankalium hidroksida adalah ....A. CH3CH(OH)CH3B. CH3CHOC. CH3COCH3D. (CH3)3COHE. C6H5COCH3

29. Hasil reaksi antara fenilmetanol (C6H5CH2OH) danetanoilklorida (CH3COCl) adalah ….A. C6H5OCOCH3B. C6H5COCH3C. C6H5CH2ClD. C6H5CH2COClE. C6H5CH2OCOCH3

30. Butanol memiliki empat isomer yang terdiri atas ….A. 1 primer dan 3 sekunderB. 2 primer dan 2 sekunderC. 2 primer, 1 sekunder, 1 tersierD. 1 primer, 2 sekunder, 1 tersierE. 1 primer dan 3 tersier

31. Jika butan–1–ol didehidrasi oleh asam sulfat pekat berlebihpada suhu 240°C, hasil yang terbentuk adalah ....A. CH2=CHCH2CH3B. CH2=C(CH3)2C. CH3CH=CHCH3D. CH3CH2–O–CH2CH3E. CH3CH2–O–CH3

32. Di antara pereaksi berikut yang dapat digunakan untukmengoksidasi metilbenzena menjadi asam benzoatadalah ....A. gas klorinB. larutan I2 dan NaOH dalam airC. campuran H2SO4 pekat dan HNO3 pekatD. larutan KMnO4 dalam basaE. larutan H2O2

33. Jika suatu alkohol, X, direaksikan dengan larutanKMnO4 panas dan berasam, hasilnya adalah tri–iodometana. Senyawa alkohol tersebut adalah ….A. C6H5CH2OHB. C2H5OHC. CH3CH(OH)C2H5D. C6H5CH(OH)C2H5E. C6H5OH

34. Senyawa berikut yang dapat digunakan untukmembuat garam diazonium jika direaksikan denganasam nitrit pada 5°C adalah ….A. CH3

NH2

D. CH2NH2

B. NH2 E. CONH2

C. NHCH3

35. Reduksi:

H2N NO2 H2N NH2

dapat dilakukan dalam laboratorium sekolah denganmenggunakan ….A. sodium hidrogen sulfit berairB. timah dan HCl pekatC. besi dan HNO3 pekatD. gas hidrogen dengan bantuan nikelE. dengan HI berair

36. Di antara senyawa berikut dapat bereaksi dengan etana–1,2–diol (etilen glikol) membentuk polimer, yaitu ....

A.

HO

COOH

B.

HOOC

COOH

C.

HO

OH

D. ClCH2CH2COOHE. HOOC–CH2–CH2–OH


37. Jika propenonitril ( H2C CHC N ) dankloroetana ( CH2 CHCl ) dicampurkan denganmolar yang sama membentuk polimer secara adisi makapolimer yang terbentuk harus mengandung monomer-monomer ….

A.

C N

HC

H2C

HC

H2C

Cl

B. H2C

HC C

Cl

N

HC CH2

C. H2C

HC C N

H2C

H2C Cl

D.

C N

HC

HC

HC

H2C

E. HC C

H2C

Cl

HC

HC

HN

38. Pereaksi yang sering digunakan untuk identifikasiglukosa dalam urine adalah ….A. FehlingB. BenedictC. BarfoedD. MolischE. Tauber

39. Berikut ini yang merupakan asam amino esensialadalah ….A. histidinB. glutaminC. sisteinD. tirosinE. alanin

40. Di antara asam-asam lemak berikut yang memilikibilangan iodin paling tinggi adalah ….A. asam stearatB. asam linoleatC. asam palmitatD. asam linolenatE. asam oleat


1. Suatu larutan dibuat dengan mencampurkan 45 gglukosa dengan 450 g air. Berapakah tekanan uaplarutan ini pada 25°C? (Pada 25oC tekanan uap airmurni adalah 23,8 torr).

2. Air laut mengandung sekitar NaCl 3%. Berapa tekananminimum yang harus diterapkan pada suhu 25°C untukmemurnikan air laut dengan teknik osmosis balik?Diketahui faktor van’t Hoff = 1,9

3. Pada keadaan tertentu, elektrolisis larutan AgNO3mendepositkan 1,5 g logam perak. Pada keadaan yangsama, berapa gram Zn yang dihasilkan dari elektrolisislarutan ZnCl2?

4. Sel volta dikonstruksi dari setengah reaksi berikut.Elektrode seng dalam larutan seng sulfat dan elektrodenikel dalam larutan nikel sulfat. Setengah-reaksinyaadalah:Zn(s) ⎯⎯→ Zn2+(aq) + 2e– E° =– 76 VNi2+(aq) + 2e– ⎯⎯→ Ni(s) E° = – 23 VGambarkan diagram sel, tandai anode dan katode, dantunjukkan arah aliran elektron dan gerakkan kation.

5. Suatu larutan mengandung ion logam 3+ dielektrolisisdengan arus 5,0 A selama 10 menit. Apakah namalogam tersebut jika 1,18 g logam diendapkan padaelektrolisis ini?

6. Suatu larutan X(NO3)n ditemukan mengemisi partikelα dan β. Penambahan larutan NaOH membentukendapan XOH. Setelah disaring, endapan XOH hanyamemancarkan partikel α dan filtratnya memancarkanpartikel β. Filtrat diketahui mengandung ion-ion 228Ra.Apakah nama unsur X dan mengapa emisinya terpisah?

7. Dalam etoksietana, AlCl3 dan LiH denganperbandingan mol 1 : 4 bereaksi membentuk endapanputih.a. Tuliskan persamaan reaksi yang terjadi antara

AlCl3 dan LiH.b. Senyawa apakah endapan putih yang pertama?

Mengapa lebih dulu mengendap?8. Tuliskan rumus struktur dan nama semua senyawa yang

memiliki rumus molekul C5H11Br.9. Apakah yang dimaksud dengan denaturasi protein dan

renaturasi protein?10. Sebanyak 10,0 g trigliserida dihidrolisis dengan NaOH,

menghasilkan gliserol dan tiga mol natrium stearat(C17H35COONa). Berapa gram NaOH yang diperlukanuntuk hidrolisis ini?

275Apendiks 1

Bab 1 Sifat Koligatif LarutanTes Kompetensi Subbab A

1. Xetanol = 0,29Xair = 0,71

3. molalitas larutan gula = 0,29 m

Tes Kompetensi Subbab B1. Plarutan = 41,68 mm Hg3. Mr glukosa = 180 g mol–1

Tes Kompetensi Subbab C1. DTd= 0,104°C3. Mr X = 842 g mol–1

5. Tb = –0,372°C7. Tb = –0,15°C

Tes Kompetensi Subbab D1. Boleh jadi padat, cair, dan gas dari air dalam ruang

vakum tersebut.3. Pada tekanan tinggi, suhu pembentukan CO2 padat

naik. Hal ini disebabkan pada keadaan padat,kerapatannya lebih rendah dari CO2 air.

Tes Kompetensi Subbab E1. π = 0,001 atm3. Mr Hemoglobin = 688000 g mol–1

Tes Kompetensi Subbab F1. a. DTd= 0,26°C

b. DTd= 0,702°C3. DTb= 0,18637°C

Evaluasi Kompetensi Bab 1A. Pilihan ganda1. D 11. D 21. A 31. B3. D 13. D 23. D 33. C5. A 15. D 25. A7. B 17. A 27. C9. C 19. C 29. E

B. Esai1. Kemolalan H2O2 3% = 0,9 m

Fraksi mol H2O2 3% = 0,016

3. Plarutan = 23,62 mmHgπ = 7,43 atm

5. Massa etilen glikol = 1192 g7. Plarutan = 19,5 mmHg

Bab 2 Reaksi Redoks dan ElektrokimiaTes Kompetensi Subbab A

0 +101. I2(s) + HNO3(aq) ⎯⎯→ 2HIO3(aq) + NO2(g)

+5 +4

I2(s) + 10HNO3(aq) ⎯⎯→ 2HIO3(aq) + 10NO2(g) + 4H2O( )

NaCl(aq)+2H2SO4(aq)+MnO2(s) ⎯⎯→ 2Na2SO4(aq)+ MnCl2(s) + 2H2O( ) + Cl2(g)

3. a. Cr2O72–(aq)+6Cl– (aq) + 14H+ ⎯⎯→ 2Cr3+(aq)

+ 3Cl2(g) + 7H2O( )

b. 2Mn2+(aq)+5BiO3–(aq)+14H+ ⎯⎯→ 5Bi3+(aq)

+ 2MnO4–(aq)+ 7H2O( )

c. H3AsO4(aq) + 4Zn(s) + 8H+ ⎯⎯→ AsH3(s) +4Zn2+(aq) + 4H2O( )

d. 10Br–(aq)+2MnO4–(aq)+16H+ ⎯⎯→ 5Br2( ) +

2Mn2+(aq) + 8H2O( )

e. 3Cu(s)+2HNO3(aq) + 6H+ ⎯⎯→ 3Cu2+(aq) +2NO(g) + 4H2O( )


1.

Reaksi yang terjadi: Zn (s) + Cu2 +(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)3. Fe(s) + 2Ag+(aq) ⎯⎯→ Fe2+(aq) + 2Ag(s)5. C Sn2+(aq) Sn4+(aq) Fe3+(a ) Fe2+(aq) C7. 2I–(aq) + 2e– ⎯⎯→ I2(s) E°= –0,54 V

GGL sel negatif maka reaksi tidak terjadi.

Apendiks 1

Kunci JawabanTes Kompetensi Subbab

Rangkaiandalam

KatodeAnode

Rangkaian luar

Voltmeter

e–

NiZn

276 Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk SMA Kelas XII

9. Oleh karena yang (a) GGL selnya positif maka reaksidapat berlangsung. Pada (b) GGL sel negatif makareaksi tidak berlangsung.

Tes Kompetensi Subbab C1. a. Potensial reduksi standar Cu lebih besar (0,34 volt)

maka Cu2+ akan direduksi.b. Potensial reduksi standar Ni paling besar (–0,23

volt) maka Ni2+ akan direduksi.3. Berdasarkan nilai potensial reduksi standar, H2O memiliki

nilai lebih besar (–0,83 volt) sehingga H2O akan di reduksimenghasilkan ion OH– yang bersifat basa.

5. Massa Hg = 4,2 g.7. Waktu yang diperlukan untuk mengendapkan:

1 mol Na = 5,36 jam; Mg = 10,72 jam; Al = 16,08 jam9. m I2 = 2,35 g

11. 2[2 Al3++302–] + 3C(s) ⎯⎯→ 4 Al( ) + 3 CO2(g)

atau Al2O3(aq) + 3 C(s) ⎯⎯→ 4 Al( ) + 3 CO2 (g)

Tes Kompetensi Subbab D1. Berdasarkan potensial sel, diketahui bahwa tahap reaksi

oksidasi besi berlangsung cepat (E° = 1,24 volt), tetapipada tahap pembentukan karat reaksi berlangsungsangat lambat karena memiliki nilai potensial sel sangatkecil (E° = 0,06 V )

3. Sebab nilai potensial reduksi besi lebih besardibandingkan nilai potensial reduksi Mg atau Zn.

Evaluasi Kompetensi Bab 2A. Pilihan ganda

1. B 13. C 25. C3. E 15. A 27. A5. A 17. A 29. D7. E 19. B 31. C9. B 21. E 33. D

11. D 23. C 35. A

B. Esai1. Penyetaraan reaksi redoks dalam suasana asam dengan

metode setengah reaksi.a. 3Cu(s) + 2HNO3(aq) + 6H+ ⎯⎯→ 3Cu2+(aq)

+ 2NO(g) + 4H2O( )b. Cr2O7

2–(aq)+ 6Cl–(aq) + 14H+ ⎯⎯→ 2Cr3+(aq)+3Cl2(g) + 7H2O( )

c. Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) ⎯⎯→ 2PbSO4(s)+ 2H2O( )

d. 2Mn2+(aq)+5BiO3–(aq)+14H+ ⎯⎯→ 5Bi3+(aq)+ 2MnO4

–(aq) + 7H2O( )e. H3AsO4(aq) + 4Zn(s) + 8H+ ⎯⎯→ AsH3(s) +

4Zn2+(aq) + 4H2O( )f. 10Br– (aq)+2MnO4

–(aq) + 16H+ ⎯⎯→ 5Br2( )+ 2Mn2+(aq) + 8H2O( )

g. 3CH3OH(aq)+Cr2O72(aq) + 8H+ ⎯⎯→

3CH2O (aq) +2Cr3+(aq)+7H2O( )

3. 4NaCl(aq) + 2H2SO4(aq) + MnO2(s) ⎯⎯→2Na2SO4(aq) + MnCl2(aq) + 2H2O( ) + Cl2(g)

5.

7. Pada proteksi katodik, Mg atau Zn memiliki potensialoksidasi lebih tinggi dibandingkan besi sehingga logamMg atau Zn lebih mudah dioksidasi. Akibatnya logambesi cenderung direduksi, dan reduksi terjadi di katode.

Bab 3 Deskripsi Unsur-Unsur GolonganUtamaTes Kompetensi Subbab A

1. 2XeF2(aq) 2H O⎯⎯⎯→ 2Xe(s) + 4HF(aq) + O2(g)

3. F Xe F Hibridisasi yang terjadi adalah sp3d.

F

Xe

F

F

F Hibridisasi yang terjadi adalah sp3d2.

Xe

F

F

F

F

F

F Hibridisasi yang terjadi adalah sp3d3.

Tes Kompetensi Subbab B1. Kerapatan berhubungan dengan gaya tarik antar-

molekul halogen. Makin kuat gaya tarik van der Waalsmakin rapat unsur tersebut.

3. Sebab atom fluorin terlalu kecil untuk membentuk asamokso. Gaya tolak ruang sangat tinggi.

5. NaI(s) + H3PO4( ) ⎯⎯→ HI(g) + NaH2PO4(s)

7. BrF

F

F (sp3d)

Rangkaiandalam

KatodeAnode

Rangkaian luar

voltmeter

e–

NiZn

277Apendiks 1

Evaluasi Kompetensi Bab 3A. Pilihan ganda1. E 11. C 21. C 31. D3. C 13. A 23. E 33. C5. D 15. B 25. B 35. B7. E 17. B 27. B 37. A9. D 19. D 29. B 39. C

B. Esai

1. 2XeF2(aq) 2H O⎯⎯⎯→ 2Xe(s) + 4HF(aq) + O2(g)3. Sebab klorin bersifat asam dalam air sehingga dapat

bereaksi dengan ion basa kuat membentuk garam.5. Dalam bentuk garam hipopklorit (NaClO).7. Melalui elektrolisis garam NaCl. Hasil samping gas H2

dan Cl2.9. 2[2Al3++3O2–] + 3C(s) ⎯⎯→ 4Al( ) + 3CO2(g)11. V = 3587,5 L

Bab 4 Unsur-Unsur Transisi PeriodeKeempatTes Kompetensi Subbab A1. Biloks Mn dalam MnO2 = +4, dalam KMnO4 = +7.3. Pada umumnya senyawa dengan biloks tertinggi lebih

stabil maka diduga bahwa senyawa A adalah VF3.

Tes Kompetensi Subbab B1. [Pt(NH3)2Br2]. Muatan senyawa ini adalah 0.3. (a) Tris(amin)dibromobesi(III) nitrat; (b) Amonium

tetrabormokuprat(II)

Tes Kompetensi Subbab C1. Sumber unsur transisi biasanya berasal dari

penambangan deposit minera,contohnya KalimantanBarat dan pegunungan Jaya Wijaya.

Tes Kompetensi Subbab D1. Reduksi bijih besi menjadi besi.

Evaluasi Kompetensi Bab 4A. Pilihan ganda1. A 11. D 21. B3. D 13. A 23. C5. C 15. B 25. A7. C 17. E 27. B9. D 19. E 29. C

B. Esai1. (a) +2, (b) +4, (c) +1, (d) +63. Ion kompleks adalah senyawa ionik yang terdiri atas

kation logam transisi (atom pusat) dan 2 atau lebih anionatau molekul netral. Ligan adalah anion atau molekulnetral terikat pada atom pusat. Bilangan koordinasiadalah jumlah atom donor yang terikat pada atom pusat.

Tes Kompetensi Subbab C1. Karena logam alkali bersifat reaktif.3. 4Li(s)+ O2(g) ⎯⎯→ 2Li2O(s)

2Na(s) + O2(g) ⎯⎯→ Na2O2(s)

5. 2Li + 2CH ≡ CH ⎯⎯→ 2LiC ≡ CH + H2Jenis reaksi adalah reaksi oksidasi.

7. 2 M + H2 ⎯⎯→ 2 MHM adalah logam alkali.

Tes Kompetensi Subbab D1. Mg; Ca; Ba; Ra3. CaCO3(s) + H2C2O4(aq) ⎯⎯→ CaC2O4(s)

5C2O42–(aq)+2MnO4

–(aq)+16H+ ⎯⎯→ 2Mn2+(aq) +10CO2(g) + 8H2O( )

Tes Kompetensi Subbab E1. Alumunium berada dalam golongan IIIA pada sistem

periodik. Elektron valensinya ns2 np1. Alumuniummemiliki energi ionisasi ketiga yang cukup tinggicenderung sukar untuk melepaskan elektron.

3. Al2O3 dielektrolisis dalam kriolit cair(elektrolit). Lelehan Al terbentuk pada katodedan berkumpul di bawah sel elektrolisis, yangdikeluarkan secara berkala.

5. Karena potensial reduksi standar negatif (E°= 1,66)

Tes Kompetensi Subbab F1. Grafit memiliki struktur jaringan segienam datar dan

berlapis-lapis. Sifat lunak dan licin disebabkan olehantarlapisan yang dapat bergeser.

3. CO(g) + 3H2(g) ⎯⎯→ CH4(g) + H2O(g)Δ H= –206 kJ mol–1

Setelah H2O diuapkan, akan diperoleh CH4 yangdisebut gas alam sintetik.

Tes Kompetensi Subbab G1. Proses secara umum, amonia dibakar dengan adanya

katalis platina menjadi gas NO dan diubah lebih lanjutmenjadi NO2, kemudian dilarutkan dalam air menjadiasam nitrat.Tahap 1 : 4NH3(g) + 5O2(g) Pt⎯⎯→ 4NO(g) +

6H2O(g)Tahap 2 : 2NO(g) + O2(g) ⎯⎯→ 2NO2(g)Tahap 3 : 3NO2(g) + H2O( ) ⎯⎯→2HNO3(aq) +

NO(g)Gas NO pada tahap akhir dapat digunakan kembali.

3. Pembuatan gas oksigen di antaranya:

2KClO3(s)2MnOΔ⎯⎯⎯→ 2KCl(s) + 3O2(g)

H2O2( ) 2MnO⎯⎯⎯→ H2O( ) + O2(g)

H2O( ) elektrolisis⎯⎯⎯⎯→ H2(g) + O2(g)5. 8H2S(g) + 4O2(g) ⎯⎯→ S8(s) + 8H2O( )


5. a. ion tetraaminseng(II)b. diklorotetraaminkobalt(III) kloridac. kalium diaminobis(oksalat)kobaltat(III)d. tetrakloro(etilendiamin)platina(IV)e. heksa uonikel(II) bromidaf. diklorotetraminkrom(III) perkloratg. kalium tris(oksalat)ferat(III)

7. c. [Fe(SO4)(H2O)4]

Bab 5 KeradioaktifanTes Kompetensi Subbab A1. Nuklida radioaktif: (a) 208Po; (b) 40K; (c) 76Ga

3. a. 235U + 4n ⎯⎯→ 239U

b. 13C ⎯⎯→ 12C + n

5. 40K ⎯⎯→ 40Ca+ 01e−

Tes Kompetensi Subbab B1. Katalis yang digunakan harus bersifat radioaktif,

kemudian hasil reaksi pada setiap tahap dan produkreaksi akhir diisolasi dan dideteksi sifat radioaktifannya.Jika dalam setiap tahap menunjukkan sifat radioaktif,artinya katalis terlibat dalam tahap-tahap reaksi. Jika padaakhir reaksi, produk tidak menunjukkan sifat radioaktif,artinya katalis diperoleh kembali.

3. Terpaan radiasi sekitar 30 rem secara terus menerusterhadap seseorang dapat menyebabkan kanker atauleukemia, tetapi jika dosis tersebut diberikan secarabertahap, misalnya 3 rem setiap tiga bulan boleh jadi aman.Rem adalah satuan dosis radiasi yang menghubungkansecara e uivalen energi radiasi dengan jenis radiasinya.

Tes Kompetensi Subbab C1. Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan nuklida radioaktif

menjadi nuklida-nuklida dengan nomor atommendekati stabil. Reaksi fusi adalah reaksi nuklida-nuklida ringan digabungkan menjadi nuklida dengannomor atom lebih besar.

3. Dalam reaksi fisi, suhu hasil reaksi dapat dikendalikan,sedangkan pada reaksi fusi hingga saat ini masih terusditeliti.


1. b 11. e 21. b3. a 13. b 23. d5. d 15. c 25. e7. d 17. e9. d 19. b

B. Esai1. Emisi beta, agar mengurangi jumlah neutron dan

meningkatkan jumlah proton sehingga terbentukkestabilan inti. ⎯⎯→1 1 0

0 1 -1n p + e

3. 4 242 12 96 0X+ He Cm+ n⎯⎯→ , X =plutonium–239 ( 239

94 Pu )5. Kehilangan massa sebesar 6,607 ×10–9 sma.7. Sebab 238U jika dibombardir dengan neutron tidak akan

terjadi reaksi berantai sebagaimana 235U, tetapimembentuk 239Pu. ⎯⎯→238 239U + n Pu

Evaluasi Kompetensi SemesterSemester 1A. Pilihan ganda1. E 15. B 29. A 43. A3. E 17. C 31. B 45. C5. E 19. D 33. A 47. A7. D 21. D 35. C 49. C9. E 23. E 37. C

11. B 25. C 39. B13. D 27. E 41. E

B. Esai1. Plarutan = 23,6 torr3. 0 +4

C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O

0 –2C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

5. Berat I2 = 1,176 g7. Sebab ion karbonat cenderung terurai menjadi gas CO2

.

9. 14N + a ⎯⎯→ 18FAu + a ⎯⎯→Dalam inti atom emas terkandung 79 proton, sedangkaninti atom nitrogen hanya 7 proton. Oleh karena partikelalfa bermuatan positif maka kekuatan tolakan inti atomemas jauh lebih besar dibandingkan dengan inti atomnitrogen.

Bab 6 Senyawa OrganikTes Kompetensi Subbab A1. Karena gugus fungsi merupakan bagian reaktif dari

senyawa karbon yang menentukan sifat fisika dankimia senyawa karbon.


1.

H3CH2C

H2C CH

Br

Br

H3CH2C C CH3

Br

Br

H3CH2C CH CH2

BrBr

H3C CHH2C CH2

BrBr

H2CH2C

H2C CH2

BrBrH2C CH

H2C

CH3

BrBr

1,1–dibromobutana 2,2–dibromobutana

1,2–dibromobutana 1,3–dibromobutana

1,4–dibromobutana 1,3–dibromo–2–metilpropana

279Apendiks 1

H3C CH2C

CH3

Br

Br

H3C CHHC

CH3

Br

Br

3. 1–klorobutana + H2O ⎯⎯→ 1–butanol + HCl

Tes Kompetensi Subbab C1. a.

H3CH2C

H2C C

CH3

CH3

CH3

b.H3C

HC

HC

H2C

HC CH3

OH

b. 6,6–dimetiloktan–4–ol3. a. H3C

H2C

H2C

H2C

H2C OH

b. H3CH2C

H2C

HC CH3

OH

c. H3CH2C

HC

H2C CH3

OH

5. Air nira banyak mengandung glukosa melalui prosesfermentasi berubah menjadi alkohol.C6H12O6 ⎯⎯→ 2C2H5OH + 2CO2

Glukosa Etanol7. Isomer posisi struktur:

H3CH2C

H2C O CH3 H3C

H2C O

H2C CH3

H3C HC

CH3

O CH3

Isomer fungsional:

H3CH2C

H2C

H2C OH H3C

H2C

HC CH3

OH

H3C CH

CH3H2C OH H3C C CH3

CH3

OH

9. Sebab eter pada umumnya kurang polar. Sehingga larutdalam benzena (nonpolar)


1. a.H3C C C

HC C

O

H

Br

b. HC

H2C

H2C

H2C C H

O

H3C

c.H3C

H2C

HC

HC

H2C C

H2C C

O

H

C2H5

C2H5

3. Tidak beralasan sebab asetaldehid mudah menguapdan habis dalam waktu tidak lama.

5. H3C C

O

H. Jika dilihat dari strukturnya, C2H4O tidakmemiliki isomer apapun.

7. Tidak, sebab keduanya dapat bereaksi dengan 2,4-dinitrofenilhidrazin membentuk suatu endapan kuning.

9. Sebab gula pasir mengandung glukosa yang memilikigugus fungsional aldehid.


1. a. H2C C

OH

O

HO

b. H3C CH C

OH

ONH2

c.H2N

CH2

H2C

CH2

H2C

CHC

OH

O

NH2

3. a. H3C

H2C

CH2

H2C

CH2

CO

CH3

O

b. H3C

H2C

CH2

CO

CH

O

CH2

CH3

CH3

c.CH2

H2C

CH2

CO

C

O

CH3

CH3

H3C

CH3

d.H3C

CO

HC

O

CH2

e.

CH2

CO

H2C

O

CH2

H2C

H3CCH

CH3

CH3

f.CH2

CO

H2C

O

CH3

H2C

CH2

H3C

g. C

OH

O

O

CH2

CH3

Tes Kompetensi Subbab F1. Rumus umum amina: R3N, dengan R dapat berupa

atom H atau alkil.

1,1–dibromo–2–metilpropana1,2–dibromo–2–metilpropana

IUPAC: 1–pentanol; trivial: pentil alkohol

IUPAC: 2–pentanol; trivial: isopentil alkohol

IUPAC: 3–pentanol


3.

NH2

Cl

Cl

Cl


1. B 11. A 21. A 31. B 41. A3. C 13. B 23. A 33. E 43. D5. A 15. E 25. C 35. B 45. B7. B 17. A 27. A 37. C9. E 19. E 29. E 39. A

B. Esai1. a. pentil metil keton 2–heptanon

b. pentil metil eter metoksi pentanac. asam heksanoatd. heksanal heksanoildehida

3. (a) 2–kloropropana; (b) 2–propanol; (c) 2–kloropropena

5. a.

CHC

H

HO CH3

CH3

; C CH3

OH

H3C

CH3

b. HO C

O

CH2C

H2C

H2C CH3

CH3

CH3

;

C C

H H

H2C CH2CH3 CH3

c. H2CHC

HC

H2C CH3

CH2

CH3

;

O

7. a.

H2C CH2

OH

HOC C

OH

O

O

HO3HC C

H2OSO3H

Etilen glikol asam oksalat

b. K2Cr2O7 H2SO4 dipanaskan. Senyawa Fdihilangkan untuk menghindari oksidasi lebihlanjut.

c. H2C2O4 ⎯⎯→ CO + CO2 + H2O

Bab 7 Senyawa AromatikTes Kompetensi Subbab A1. Sebab dalam benzena membentuk ikatan p

terdelokalisasi, sedangkan pada alkena elektron pterlokalisasi pada atom karbon tertentu.

3. Struktur hidroksimetilbenzena pada posisi orto–, meta–,para–:

CH3

OH

CH3

OH

H3C OH

Jika dilihat dari strukturnya maka molekul-molekul padaposisi orto– memerlukan ruang lebih ruah dibandingkanpara– dan meta– yang menyebabkan gaya antarmolekullebih lemah sehingga titik didih dan titik leleh lebihrendah.

3. Nama senyawa tersebut berturut-turut:a. o–hidroksitoluena; atau 2–metilfenolb. 2–etilasetofenon; atau 2–etilfenil metilketonc. 2,4,6–trinitrotoluena

Tes Kompetensi Subbab B1. 2–hidroksimetilbenzena o–hidroksitoluena 2–metilfenol;

m–dihidroksibenzena 3–hidroksifenol; asam benzo–2–dioat atau o–karboksilbenzoat.

Tes Kompetensi Subbab C1. a. COOH

OH

b.C

O OH

3. a. 2–metoksi pirolab. 3–metilpirolac. 5,7–dikloro–8–hidroksikuinolina

Evaluasi Kompetensi Bab 7A. Pilihan ganda1. D 11. C 21. E 31. E3. C 13. B 23. C 33. A5. B 15. E 25. C 35. E7. B 17. D 27. D9. B 19. D 29. A

B. Esai1. o–aminometilbenzena; m–aminometilbenzena; p–

aminometilbenzena; o–hidroksikarboksilbenzena; danp–hidroksikarboksilbenzena.

3 a. Br2b. klorobenzena

5. a. –asetil–p–aminofenol (4–hidroksiasetanilida)b. fenol

7. a. 3–bromopiridin; b. 5–bromokuinolin

281Apendiks 1

Bab 8 MakromolekulTes Kompetensi Subbab A

1. Struktur HDPE:

Struktur LDPE

Karena adanya cabang pada struktur LDPE me-nyebabkan polimer jenis ini kurang rapat dibandingkanHDPE sehingga LDPE kurang tegar dan mudah sobek.

3. a.

b. Polimerisasi ionik

Tes Kompetensi Subbab B1.

3. a. a– –glukosab. b– –glukosa

5. Glukosa7. Dapat

Tes Kompetensi Subbab C1.

3. Penggolongan protein berdasarkan struktur: primer,sekunder, tersier, dan kuarterner. Penggolongan proteinberdasarkan fungsinya: protein sebagai enzim, proteintransport, protein bahan makanan, protein kontraktil,portein struktural, protein regulator dan pertahanan.

5. Jika CuSO4 berlebih akan terbentuk endapan putihdari Cu(OH)2 yang dapat mengganggu analisis.

7. Kulit kita terdiri dari protein yang boleh jadi mengandungasam amino seperti tirosin, fenilalanin, dan triptofan(mengandung inti benzena) sehingga berwarna kuning.

Evaluasi Kompetensi Bab 8A. Pilihan ganda1. C 11. C 21. C 31. B3. D 13. D 23. B 33. E5. A 15. D 25. A 35. E7. C 17. D 27. C9. D 19. D 29. A

B. Esai1. • Bentuk polimer tidak bercabang

• Banyak ikatan silang antar rantai polimer3.

5. [b– –glukosa] = 0,064 M; [a– –glukosa] = 0,036 M7. a–heliks membentuk spiral, sedangkan b–sheet

membentuk lapisan yang planar.

Bab 9 LemakTes Kompetensi Subbab A

1. C17H29–COOH + Br2 ⎯ →⎯ C17H29(Br2)–COOH3. Minyak curah banyak mengandung asam lemak jenuh,

sedangkan minyak sawit mengandung banyak asamlemak tidak jenuh. Asam lemak tidak jenuhmengandung ikatan rangkap sebagai sumber awanelektron yang memiliki tolakan terhadap ikatan rangkapyang lain sehingga terjadi tolak-menolak. Akibatnya,gaya antarmolekul asam lemak menjadi lemah, yangpada gilirannya minyak yang banyak mengandungikatan rangkap (sawit) memiliki titik beku rendahdibandingkan minyak curah.

5.

7. PP, tidak berwarna menjadi merah jambu.

Tes Kompetensi Subbab BMakanan yang baik untuk dikonsumsi adalah yang banyakmengandung lemak tidak jenuh. aitu: (a) daging ayam;(b) telur (tapi kolesterol tinggi); (c) terigu; dan (d) alpukat.

Tes Kompetensi Subbab C1. Jika emulsi minyak-air yang tidak stabil ditambahkan

sabun maka akan terbentuk emulsi yang stabil. Hal inidisebabkan oleh bagian ekor sabun yang bersifat nonpolarakan melarutkan butiran minyak, sedangkan bagiankepala sabun yang bersifat polar akan larut dalam air.

3. Lapisan yang dibentuk oleh gugus karbohidrat yangbermuatan negatif mengelilingi butiran minyak.


Evaluasi Kompetensi Bab 9A. Pilihan ganda1. B 11. B 21. B3. B 13. A 23. C5. D 15. D 25. A7. E 17. A9. D 19. D

B. Esai1. Lemak Padat pada suhu kamar, mengandung asam

lemak jenuh, dan banyak terdapat dalam hewan.Adapun minyak cair pada suhu kamar, mengandungasam lemak takjenuh, dan banyak terdapat dalamtanaman.Perbedaannya disebabkan adanya ikatan rangkap(tidak jenuh) pada minyak.

3. a. Gliserol dan sabun dari jenis Na–stearat dan Na–palmitoleat.

b. Mentega dari jenis stearat.c. Ikatan rangkap pada asam palmitoleat diadisi oleh

bromin.5. Untuk menjaga keseimbangan hormon.

Evaluasi Kompetensi SemesterSemester 2A. Pilihan ganda

1. E 17. B 33. C3. B 19. E 35. D5. A 21. E 37. B7. D 23. A 39. D9. A 25. D 41. C

11. C 27. D 43. B13. B 29. C 45. E15. C 31. D

B. Esai1.

H3C

H2C

CH

HC

CH

HC

CH

CCH

CCH2

CCH3

OO

3. a. Keton; b. Aldehid; c. Keton5. a. NH2

b. N2H4c. Pada suhu dan tekanan tinggi dengan katalis asam.

7. H2CHC F (fluroetilena)

Evaluasi Kompetensi KimiaAkhir TahunA. Pilihan ganda1. E 11. C 21. A 31. A3. C 13. D 23. D 33. C5. D 15. B 25. A 35. B7. A 17. B 27. C 37. A9. E 19. E 29. E 39. A

B. Esai

1. Plarutan = 23,56 torr

3. Berat Zn = 0,456 g

5. Indium (Ar = 114,85)

7. Reaksi AlCl3 dan LiH:a. AlCl3 + 4LiH ⎯⎯→ LiAlH4 + 3LiCl(s)b. LiCl, sebab LiCl senyawa ion yang tidak larut dalam

pelarut organik (etoksietana), sedangkan AlCl3 adalahsenyawa kovalen.

9. Denaturasi protein adalah ikatan-ikatan yang lemahpada protein dapat pecah atau rusak akibat perlakuantertentu. Renaturasi protein adalah pengubahan kembalibentuk struktur protein yang terdenaturasi.

283Apendiks 1

Apendiks 2

Tabel 1 Sifat Fisik Beberapa UnsurUnsur Simbol Nomor

AtomPada Suhu

25°CTitik Leleh

(°C)Titik Didih

(°C)Kerapatan Gas

pada 25°C(g cm–3)

Aluminium Al 13 27 s 660 2.350 2,7Argon Ar 18 40 g –189 –186 0,00166Arsen As 33 75 s 613 (menyublim) 5,78Barium Ba 56 137 s 710 1.640 3,59Belerang S 16 32 s 115 445 1,96Berilium Be 4 9 s 1.285 2.470 1,85Besi Fe 26 56 s 1.540 2.760 7,87Boron B 5 11 s 2.030 3.700 2,47Brom Br 35 80 –7 59 3,12Cesium Cs 55 133 s 2 184 4,95Kalium K 19 39 s 63 777 0,86Kalsium Ca 20 40 s 840 1.490 1,53Karbon (grafit) C 6 12 s 3.720 (menyublim) 2,25Karbon (intan) C 6 12 s 3.550 4.827 3,53Klor Cl 17 35.5 g –101 –34 0,00299Kobalt Co 27 59 s 1.494 2.900 8,8Kripton Kr 36 84 g –157 –153 0,00346Krom Cr 24 52 s 1.860 2.600 7,19Xenon Xe 54 131 g –112 –108 0,0055Litium Li 3 7 s 180 1.360 0,53Magnesium Mg 12 24 s 650 1.100 1,74Mangan Mn 25 55 s 1.250 2.120 7,47Merkuri Hg 80 201 –39 357 13,55Natrium Na 11 23 s 98 900 0,97Neon Ne 10 20 g –249 –246 0,00084Nikel Ni 28 59 s 1.455 2.150 8,91Nitrogen N 7 14 g –210 –196 0,00117Oksigen O 8 16 g –219 –183 0,00133Perak Ag 47 108 s 962 2.160 10,5Platina Pt 78 195 s 1.772 3.720 21,45Rubidium Rb 37 85 s 39 705 1,53Selenium Se 34 79 s 220 685 4,81Seng Zn 30 65 s 420 913 7,14Silikon Si 14 28 s 1.410 2.620 2,33Skandium Sc 21 45 s 1.540 2.800 2,99Stronsium Sr 38 88 s 769 1.384 2,6Tembaga Cu 29 64 s 1.084 2.580 8,93Timah Sn 50 119 s 232 2.720 7,28Timbal Pb 82 207 s 327 1.760 11,34Titanium Ti 22 48 s 1.670 3.300 4,51Uranium U 92 238 s 1.135 4.000 19,05Vanadium V 23 51 s 1.920 3.400 6,09

Atom



1 + amonium NH4+ 1– bromida Br–

tembaga(l) Cu+ Klorida Cl–

hidrogen H+ hidroksida OH–

litium Li+ fluorida F–

kalium K+ iodida I–

perak Ag+ nitrat NO3–

natrium Na+

2 + barium Ba2+ 2– karbonat CO32–

kalsium Ca2+ oksida O2–

tembaga(ll) Cu2+ sulfat SO42–

besi(ll) Fe2+ sulfida S2–

timbal(ll) Pb2+

magnesium Mg2+

nikel(ll) Ni2+

stronsium Sr2+

seng Zn2+

3 + aluminium AI3+ 3– nitrida N3–

besi(lll) Fe3+ fosfat PO43–

Tabel 2 Muatan Beberapa IonIon Positif Ion Negatif

Muatan Nama Ion Rumus Muatan Nama Ion Rumus


massawaktuarus listriksuhu termodinamikkandungan zatfrekuensienergitekananmuatan listrikbeda potensial listrikaktivitasdayakapasitansi listrik

Tabel 3 Besaran Fisika Satuan SIBesaran Fisika Nama Satuan SI Lambang Satuan SI

kilogramdetikamperekelvinmolhertzjoulepascalcoulombvoltbec uerelwattfaraday

kgsAK

molHzJ

PaCVBWF

285Apendiks 2

Tabel Periodik Unsur


A

Aldosa Monosakarida yang mengandung gugusaldehid. • 227

(paduan logam) Bahan yang terdiri atascampuran dua logam atau lebih; atau logam dengannonlogam, dapat berupa senyawa, larutan padat, ataucampuran komponen. • 77Alotrop Keberadaan unsur dalam dua bentuk ataulebih, seperti dua alotrop karbon: intan dan grafit. • 88Amorf Bentuk padatan yang bukan kristalin dantidak memiliki keteraturan kisinya. • 88Antaraksi van der aals Gaya tarik di antara atomatau molekul yang dapat ditimbulkan oleh gayaelektrostatik antara dua molekul dan polarisasimolekul tetangga • 238Asam amino Molekul yang mengandung gugusamino (–NH2) dan gugus karboksil (–COOH). • 233Asam lemak esensial Asam-asam lemak tidakjenuh yang tidak dapat disintesis oleh tubuh sehinggaharus dikonsumsi melalui makanan. • 255Asam lemak jenuh Asam lemak yang tidakmengandung ikatan rangkap pada ikatan karbonsehingga titik lelehnya tinggi, dan biasanya berasaldari lemak hewan. • 248Asam lemak tidak jenuh Asam lemak yangmengandung ikatan rangkap pada ikatan karbonsehingga titik lelehnya rendah, dan biasanya berasaldari minyak nabati (tumbuhan). • 248Asam lemak Asam karboksilat yang memilikirantai panjang, dimana atom karbon berkisar antara12–22. • 249Asam basa Lewis Asam lewis adalah atom atausenyawa yang menerima pasangan elektron(akseptor elektron), sedangkan basa lewis adalahatom atau senyawa yang mendonorkan pasanganelektron bebas (donor elektron) yang digunakanuntuk ikatan. • 106Atom pusat Kation logam unsur transisi yangterdapat dalam ion atau senyawa kompleks. • 106Aturan Aufbau Aturan yang menyatakan urutanpengisian elektron dalam orbital berdasarkankenaikan energi (1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s,4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d). • 103Aturan Pauli Tidak ada dua elektron yang memilikiempat bilangan kuantum yang sama (jika elektronberpasangan spinnya harus berlawanan). • 105

Senarai

B

Bilangan koordinasi Jumlah atom donor yangterikat pada atom pusat. • 108Bilangan penyabunan Bilangan yang menunjukkanberapa mg larutan basa (KOH) yang diperlukan untukmembentuk 1 gram sabun secara sempuna. • 252

C

Cahaya tampak Cahaya atau gelombangelektromagnetik yang memiliki frekuensi berkisardi antara cahaya inframerah sampai cahayaultraviolet, yang terdiri atas spektrum warnamerah-kuning-hijau-biru-ungu. • 105

(pelapisan) Suatu metode untukmengendalikan korosi dengan menerapkan suatulapisan pada permukaan logam, misalnya denganpengecatan atau penyepuhan logam. • 52

D

Dehidrasi Pelepasan molekul air dari suatu zatatau dari suatu reaksi kimia. • 168Denaturasi protein Ikatan-ikatan yang lemahpada protein dapat pecah atau rusak akibat perlakuantertentu. • 238Deposit mineral Sumber batuan mineral yangterdapat di alam, terbentuk melalui berbagai prosesyang dipengaruh tekanan dan suhu bumi. • 73Detergen alam Garam asam lemak yang berasaldari minyak hewan atau minyak sayuran yangmemiliki anion gugus fungsi ion sulfat atau ionsulfonat. • 260Detergen sintetik Garam asam lemak yang memilikigugus fungsi berbeda dari sabun berasal dari minyakbumi. • 260

Asam amino yang dapat memutarbidang cahaya terpolarisasi ke kanan, ditandaidengan (d) atau (+). • 235Diagram fasa Diagram yang menggambarkanperubahan fasa suatu zat. • 12Diamagnetik Sifat yang tidak dipengaruhi oleh medanmagnet, akibat elektron yang berpasangan. • 105Dimer Penggabungan dua molekul yang sama,contohnya pada asam karboksilat melalui ikatanhidrogen antara oksigen dari gugus karbonil suatuasam karboksilat dan hidrogen dari gugus hidroksilasam karboksilat yang lainnya. • 179

287Senarai

Distilasi bertingkat Suatu metode pemisahancampuran cairan menjadi cairan murni berdasarkanperbedaan titik didihnya. • 63

Karbondioksida berwujud padat, digunakansebagai pendingin. Zat ini menyublim pada suhu –78°C (195 K) dan tekanan standar, tidak melewatifasa cair (meleleh). • 14

E

Eksitasi elektron Perpindahan elektron akibatdikenai energi (cahaya) dari keadaan dasar menujukeadaan yang energinya lebih tinggi. • 105Eksoergik Proses yang melibatkan pelepasanenergi, misalnya peluruhan radioaktif. • 127

(penyepuhan) Suatu metodeelektrolisis untuk melapisi permukaan logam olehlogam lain yang lebih stabil tehadap cuaca ataumenambahkan nilai estetika (keindahannya). • 47Elektrode Kutub atau terminal sel terjadinyareaksi dalam sel elektrokimia yang terdiri atasanode, tempat terjadinya reaksi oksidasi; dankatode, tempat terjadinya reaksi reduksi. • 34, 42Elektrolisis Kebalikan dari elektrokimia, dimanaterjadi penguraian suatu zat atau reaksi kimia yangdisebabkan oleh adanya arus listrik searah. • 42Emulsi Koloid yang terbentuk dari tersuspensinyapartikel-partikel kecil, biasanya dispersi minyakdalam air atau dispersi air dalam minyak. • 259Energi ikat inti (Ei) Selisih energi antara energinuklida hasil sintesis dengan energi nukleonpenyusunnya. • 126Esterifikasi Pembuatan ester dari reaksi antaraasam karboksilat dan alkohol dengan katalis asamsulfat. • 183

F

Faktor van t Hoff ( ) Persamaan yang menyatakanperbandingan banyaknya jumlah mol zat terlarutdengan jumlah mol ion-ionnya dalam larutan. • 19Fraksi mol Komposisi suatu zat dalam larutan. • 2

G

Gaya Gerak Listrik (GGL) Usaha atau kerja yangdiperlukan untuk mendorong aliran elektron melaluirangkaian luar dan menggerakkan ion-ion dalamlarutan menuju elektrode. • 37Gaya tegangan permukaan Gaya antaraksiantarmolekul pada permukaan cairan. • 260

H

Haloalkana Senyawa karbon mengandunghalogen. • 155Hidrofil Sifat kelarutan (kesukaan) terhadappelarut air. • 259Hidrofob Sifat taklarut (ketidaksukaan) terhadappelarut air. • 259Higroskopis Sifat suatu zat yang dapat menyerapair dari udara. • 94Hukum I Faraday Massa zat yang bereaksi dalamelektrode sebanding dengan muatan listrik yangterlibat dalam sel. • 45Hukum II Faraday Massa ekuivalen zat yangdiendapkan akan sama jika muatan listrik yangmengalir tetap. • 47Hukum Kekekalan Massa Hukum yangmenyatakan perbandingan massa hasil reaksi samadengan massa pereaksi. • 28Hukum Kekekalan Muatan Hukum yangmenyatakan muatan sebelum terjadi reaksi samadengan sesudah terjadi reaksi. • 28Hukum Raoult Tekanan uap parsial pelarut (denganzat terlarut di dalamnya) berbanding lurus denganfraksi molnya, P = Po X. • 6

I

Ikatan glikosidik Ikatan yang menghubungkan duamonosakarida dengan cara kondensasi gugus hidroksilpada atom karbon nomor 1 dengan gugus hidroksildari salah satu atom karbon nomor 2, 4, dan 6 padamonosakarida yang lain membentuk disakarida. • 229Ikatan hidrogen Interaksi elektrostatik antarmolekul,yang hidrogennya terikat pada atom elektronegatif,dimana proton hidrogen berinteraksi dengan pasanganelektron bebas pada atom elektronegatif dari molekulyang ada didekatnya. • 71Ikatan kovalen koordinasi Ikatan yang terbentukdari pemakaian bersama elektron ikatan yangberasal dari salah satu atom. • 107Ikatan peptida Ikatan C–N antarasam amino yangterbentuk dari reaksi kondensasi antara guguskarboksil asam amino satu dengan gugus amino dariasam amino yang lain membentuk protein. • 233Ikatan rangkap konjugasi Ikatan rangkap selangseling dengan ikatan tunggal atau disebut jugaelektronnya dapat berpindah-pindah (ter-delokalisasi). • 196Insulator Bahan yang bersifat tidak dapatmenghantarkan arus listrik. • 88


Inti atom Bagian tengah atom yang mengembansebagian besar massa atom, memiliki muatan positif,karena terdiri atas satu atau lebih nukleon. • 126, 127Inti metastabil Keadaan tereksitasi pada atom atau intiyang memiliki umur paruh yang cukup panjang. • 134Ion karbanion Zat antara dalam beberapa reaksiorganik yang memiliki muatan negatif pada atomkarbon, dengan rumus R3C–. • 225Ion karbonium Zat antara dalam beberapa reaksiorganik yang memiliki muatan positif pada atom karbon,dengan rumus R3C+. • 224Isomer Perbedaan struktur yang memilikirumus molekul dan gugus fungsi sama, tetapisusunan atomnya berbeda dalam ruang, yangdisebabkan ketegaran suatu molekul. • 155Isomer fungsional Perbedaan struktur yangmemiliki rumus molekulnya sama, tetapi gugusfungsinya berbeda, dapat disebut juga sebagaiisomer struktur. • 167Isomer posisi Perbedaan struktur yang memilikirumus molekul sama, tetapi posisi gugus fungsinyaberbeda. • 156Isomer struktur Perbedaan struktur yang memilikirumus molekul sama. • 156

J

Jembatan garam Atau disebut juga rangkaian dalam,berfungsi untuk menetralkan kelebihan ion-ion hasilreaksi reduksi-oksidasi dalam sel elektrokimia sehinggareaksi berlangsung terus menerus. • 35

K

Karbohidrat Senyawa polihidroksi-aldehid ataupolihidroksi-keton dan turunannya, yangdigolongkan ke dalam monosakarida, disakarida,oligosaksarida, dan polisakarida. • 227Karsinogen Zat yang berpotensi menimbulkankanker. • 204Kemolalan Jumlah mol zat terlarut dalam satu kilogrampelarut. • 2Ketosa Monosakarida yang mengandung gugusketon. • 227Kolesterol Salah satu jenis lemak pada dindingpembuluh darah (arteri), yang terdapat dalamsemua hewan dan dapat disintesis dari konsumsimakanan, seperti mentega, daging, dan telur. • 256Konduktor Bahan yang bersifat dapat menghantarkanarus listrik. • 63Konfigurasi oktet Konfigurasi elektron yang terisipenuh dan bersifat tidak reaktif, seperti konfigurasielektron gas mulia. • 63

L

Larutan elektrolit Zat yang terurai dalam larutanmenjadi jumlah mol ion-ionnya sesuai derajationisasinya. • 18Larutan nonelektrolit Zat yang terhidrasi dalamlarutan menjadi molekul-molekulnya (tidak terjadiionisasi). • 18Lemak hewani Lemak yang berasal dari hewan. • 249Lemak nabati Lemak yang berasal dari tumbuhan.• 248

Asam amino yang dapat memutarbidang cahaya terpolarisasi ke kiri, ditandai dengan(l) atau (–). • 235Ligan Anion atau molekul netral yang terikat padaatom pusat. • 106Lipid golongan senyawa bioorganik yang tidaklarut dalam air yang berasal dari hewan dantumbuhan. • 248

M

Masa ekuivalen at Massa relatif zat per satuan

muatannya, dirumuskan dengan req

Ame−= . • 45

Massa molekul relatif (Mr) Jumlah massa atom relatifdari semua atom yang menyusun molekul itu. • 7Membran semipermeabel Membran berpori yangdapat dilalui oleh zat pelarut, tetapi tidak dapatdilalui zat terlarut. • 15Metalurgi Cabang ilmu yang berkaitan denganproduksi logam dari bijihnya, pemurnian logam,pembuatan aloi, dan pemanfaatan logam. • 116Metode setengah reaksi Metode penyetaraanreaksi reduksi-oksidasi berdasarkan transferelektron. • 30, 31Metode illiamson Metode sintesis eter, dengancara reaksi antara alkil halida dan alkoksi atau fenoksi;dan dehidrasi alkohol oleh asam sulfat. • 169Misel Bagian dari mekanisme sabun sebagaipengemulsi, dimana gugus fungsi sabun yangbermuatan negatif membentuk lapisan melingkaryang mengelilingi setiap butiran minyak. • 259Monomer Molekul yang massanya kecil yangbergabung dengan sesamanya membentuk dimer,trimer, dan polimer. • 222Monosakarida Sakarida atau karbohidrat yangpaling sederhana yang tidak dapat diuraikan lagimenjadi molekul yang lebih sederhana secarahidrolisis. • 227Mutarotasi Rotasi optik dengan nilai yang khasuntuk setiap sakarida, yang disebabkan perubahan

289Senarai

bentuk dari isomer a menjadi isomer b atausebaliknya jika sakarida dilarutkan dalam air. • 229

N

Notasi sel elektrokimia Aturan penulisan reaksireduksi-oksidasi yang terjadi dalam selelektrokimia. • 35Nukleon Partikel penyusun inti, yaitu proton danneutron. • 130Nuklida radioaktif Jenis inti atom yang yang tidakstabil sehingga mengalami peluruhan partikel danatau radiasi elektromagnetik, yang memiliki dayapenetrasi terhadap materi yang dilaluinya danmampu mengionisasi atom atau molekul. • 125

O

Oksidator Zat yang mengalami reduksi. • 39, 40Orbital hibrida Hibridisasi atau penggabunganorbital dalam suatu atom menjadi setara, kemudiantumpang tindih dengan orbital dari atom lainmembentuk orbital molekul. • 104

P

Paramagnetik Sifat yang dipengaruhi oleh medanmagnet, yang diakibatkan oleh adanya elektronyang tidak berpasangan. • 105Pasivasi pembentukan lapisan film permukaandari oksida logam yang tahan terhadap korosisehingga dapat mencegah korosi lebih lanjut. • 52Pereaksi Fehling Pereaksi yang terdiri atas larutantembaga(II) sulfat dan natrium tartrat 2,3–dihidroksibutanadioat, digunakan untuk men-deteksi gula pereduksi dan aldehid dalam larutanyang akan membentuk endapan merah bata(tembaga(I) oksida) jika hasilnya positif. • 175Pereaksi Grignard Senyawa logam haloalkanadari magnesium, dengan rumus RMgX, biasanyadigunakan untuk mensintesis alkohol. • 165Perunut radioaktif Isotop radioaktif yangditambahkan dalam bahan kimia atau makhluk hidupguna mempelajari sistem itu. • 133

Suatu proses pembersihan logam dari oksidadengan menggunakan asam klorida (HCl). • 72Pirolisis Penguraian senyawa kimia akibat suhutinggi. • 83Pita kestabilan Grafik yang menyatakan kestabilaninti berdasarkan perbandingan proton dan neutron.• 126, 127Polimer Senyawa yang memiliki massa molekulbesar dengan struktur berupa rantai, tersusun darimonomer yang berulang. • 222

Polimer termoplastik Bentuk polimer lurus danbercabang, dimana bentuknya dapat dipertahankanhanya dengan pendinginan. • 222Polimer termoset Polimer yang memiliki ikatansilang yang banyak dan kuat, dimana bentuknya tidakdapat diubah, kecuali dengan perlakuan kimia. • 222Polimerisasi adisi Reaksi pembentukan polimeryang melibatkan radikal bebas atau ion dengansenyawa yang memiliki ikatan rangkap. • 223Polimerisasi kondensasi Reaksi dua molekulbergugus fungsi lebih dari satu menghasilkan molekulbesar dengan gugus fungsi yang juga lebih dari satudisertai penyingkiran molekul kecil. • 223, 225Potensial elektrode standar Potensial elektrodehidrogen yang dijadikan elektrode standar padapenentuan potensial reduksi standar, dimana

2

0 0,00 voltH H+ →

= . • 38Potensial reduksi standar Potensial reduksi (dayaoksidator) yang diukur pada keadaan standar, yaitusistem larutan dengan konsentrasi 1 M, tekanan 1 atm(sel yang melibatkan gas) dan suhu 25°C. • 38, 39Proses Frasch Suatu proses penambangan depositbelerang (S8) dengan menggunakan tabung yangterdiri atas sejumlah pipa konsentris. • 92, 93Proses Haber Suatu proses pembuatan amonia(NH3) secara komersial dari reaksi antara N2 danH2. • 93Proses Hall Heroult Suatu metode komersialpembuatan alumunium melalui elektrolisisalumunium oksida yang dilarutkan dalam lelehankriolit (NaAlF6). • 85Proses kontak Pembuatan asam sulfat (H2SO4)secara komersial melalui beberapa tahapan reaksidan menggunakan katalis platina atau V2O5. • 94Proses Ostwald Suatu proses pembuatan asamnitrat (HNO3) secara komersial dengan melewatibeberapa tahapan reaksi. • 93Prostaglandin Zat yang terbentuk dari asamarakidonat (asam lemak esensial) yang serupahormon. • 255Protein Polimer biologi yang tersusun dari monomerasam amino (banyak juga mengandung ion logam ataumolekul organik kompleks) dengan rentang massaberkisar dari 6000 sampai puluhan ribu. • 233

R

Radikal bebas Atom atau gugus atom yang sangatreaktif karena mengandung elektron valensi yangtidak berpasangan. • 158


Reaksi adisi Reaksi kimia yang melibatkan substitusiion atau radikal bebas pada ikatan tak jenuh. • 197Reaksi berantai Sederetan reaksi fisi yangberlangsung spontan dan serta merta, disebabkan olehneutron yang dilepaskan dari reaksi fisi sebelumnyabereaksi lagi dengan inti-inti yang lain. 138Reaksi eksoterm Reaksi kimia yang menghasilkankalor (panas) pada lingkungannya. • 119Reaksi fisi Reaksi pembelahan nuklida radioaktifmenjadi nuklida-nuklida yang nomor atomnyamendekati stabil disertai pelepasan sejumlah energidan neutron. • 138Reaksi Friedel craft Reaksi alkilasi atau asilasibenzena dengan katalis AlCl3 atau AlBrO3, selainitu dapat juga untuk mensintesis aldehid. • 171Reaksi fusi reaksi nuklida-nuklida ringandigabungkan menjadi nuklida dengan nomor atomyang lebih besar. • 141Reaksi kesetimbangan Reaksi ke arah produk danke arah pereaksi memiliki laju yang sama. • 133Reaksi substitusi Reaksi pergantian suatu atom ataumolekul dengan atom atau molekul lainnya. • 197Reaktor nuklir Tempat terjadinya reaksi nuklir(reaksi fisi, fusi, dan pembiak) yang terdiri atas pipa-pipa berisi bahan bakar radioaktif dan batangpengendali neutron. • 138Reduktor Zat yang mengalami oksidasi. • 39,40Resonansi Delokalisasi elektron pi yangmenstabilkan suatu molekul sehingga sukar untukbereaksi. • 196, 197

S

Safonikasi atau penyabunan Suatu prosespembentukan sabun (garam dari asam lemak) yangberasal dari pengolahan lemak (hidrolisis ester)dengan larutan NaOH atau KOH pekat. • 184, 250Sel volta Atau sel elektrokimia, dimana energilistrik dihasilkan dari aliran elektron searah padakompartemen luar (kawat eksternal) yangdipasangkan pada elektrode yang dicelupkan dalamlarutan elektrolit. • 34Semikonduktor Bahan yang kekuatan daya hantarlistriknya bergantung pada suhu. • 90Sifat koligatif larutan Sifat yang tidak tergantungpada jenis zat terlarut, tetapi tergantung padakonsentrasinya. Sifat-sifat itu antara lain penurunantekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titikbeku, dan tekanan osmosis. • 1

Stereoisomer Atau disebut juga isomer optis suatusenyawa karena dapat memutar arah bidangpolarisasi. • 235

T

Tanur sembur Perangkat atau alat eksperimenuntuk proses metalurgi besi. • 116, 117Tekanan osmotik larutan Tekanan yang diterapkanuntuk menghentikan proses osmosis dari larutan enceratau pelarut murni ke larutan yang lebih pekat. • 15Tekanan uap Tekanan yang ditimbulkan molekul-molekul fasa uap. • 3Termit Suatu proses pengelasan lokal padamaterial besi melalui reaksi yang sangat eksotermis,dimana campuran serbuk dari besi(III) oksidadengan alumunium menghasilkan lelehanalumunium oksida dan besi. • 86Tes Benedict Uji glukosa dalam urine denganmenggunakan larutan tembaga(II) sulfat, natriumkarbonat, dan natrium sitrat jika positif akanterbentuk endapan Cu2O berwarna merah bata,hijau atau kuning. • 232Tes biuret Uji protein dengan menggunakannatrium hidroksida pekat dan larutan CuSO4 yangditambahkan setetes demi setes, akanmenghasilkan warna ungu jika positif. • 239Tes Tollen Metode untuk membedakan aldehiddan keton dengan menggunakan larutan AgNO3dalam amonia berlebih. • 175Titik didih Suhu pada saat tekanan udara jenuhsuatu cairan sama dengan tekanan atmosfer luar. • 8Titik tripel Titik, di mana pada suhu dan tekanantersebut terjadi kesetimbangan fasa antara gas, cair,dan padat secara bersama-sama. • 13Transmutasi inti Transformasi dari suatu unsurmenjadi unsur lain melalui pemboman inti olehpartikel. • 128, 129Trigliserida Sebutan lain dari lemak atau minyak,merupakan triester dari gliserol (polihidroksi) danasam lemak. • 248

Z

at aditif Zat kimia yang ditambahkan kedalammakanan atau obat-obatan untuk memperoleh sifat-sifat tertentu, seperti cita rasa, warna, bentuk, aroma,dan tahan lama. • 204

at pengkelat Atau disebut juga ligan polidentant,memiliki dua atau lebih atom donor yang dapatmengikat ion logam. • 109

at terlarut Zat yang sukar menguap. • 4

291Indeks

Indeks

Aadisi kuantitatif iodin 250aerosol 72, 156, 159a–heliks 235, 236, 240, 241air

berat 140ringan 140

aktivitas 134, 136, 137alkali 73, 74, 75, 76, 77, 78

tanah 79, 80, 82, 83alkaloid 211alkohol 154, 158, 159,160, 161, 162, 163, 164,

165, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 177,180, 181, 183, 184, 232, 248, 249, 256,258, 260

primer 160, 164, 165, 166, 171, 181sekunder 160, 164, 165, 176tersier 160, 164, 165

alotrop 88, 91alumina 86, 87aluminosilikat 74, 79, 84alumunium oksida 84, 86amilum 230, 231amina 185, 186

primer 185, 186sekunder 185, 186tersier 185, 186

amorf 88, 89antaraksi van der Waals 68, 236, 238antibodi 136, 237antrasena 207, 209arang 88, 89arena 198arus

listrik 42, 43, 44, 45, 46, 47searah 42, 43, 44

asamamino 233, 234, 235, 237, 238, 239, 240

esensial 234arakidonat 255asetat 177, 178, 180, 183asetat glasial 180halida 71hidrogen halida 71lemak 247, 248, 249, 250, 251, 253, 254, 255,

256, 257

esensial 255kekuatan 71okso 69, 71, 73-asam nukleat 211-basa Lewis 82, 106, 107

atom karbonprimer 160sekunder 160tersier 160

atom pusat 106, 107, 108, 109, 110aturan

Aufbau103Pauli 105

Bbahan bakar nuklir 69, 139, 140, 141barit 79batubara 88, 89, 91batu kapur 79bauksit 84, 86, 87benzena 2, 8, 9, 10, 195, 196, 197, 198, 199, 200,

201, 203, 204, 205, 207, 208, 209, 210,211, 212, 213

asilasi 201halogenasi 199, 202nitrasi 199, 202

beril 79besi tuang 116, 117bijih logam 72, 91, 111, 112, 116bilangan

asam 251, 253ester 252, 253iodin 252, 253koordinasi 107, 108, 109, 111oksidasi (biloks) 27, 28, 29, 30

perubahan 28, 29maksimum 105

penyabunan 252, 253bioorganik 248b–sheet 235, 236

Ccahaya tampak 105cairan elektrolit 72celestit 79


citra internal 135coating 52, 53corundum 84, 86

Ddaya penetrasi (tembus) 128, 133deposit mineral 73desalinasi 17desinfektan 70, 87detektor 137detergen 77, 260, 261

alam 260sintetik 260

de torotary 235diagram fasa 12, 13, 14diamagnetik 105, 112diazonium 203dikarboksilat 179, 180dimer 87, 179, 186dinamit 84, 202disakarida 229, 230distilasi 62, 92, 178, 252dolomit 79dry ice 10, 14

Eeksoergik 127eksoterm 116, 119eksotermis 86eksplosif 65, 74elektrolit18, 19, 20elektron

penangkapan 126, 127, 128, 129tereksitasi 105valensi 65, 73, 84, 104, 105

elektrode 35, 36, 38, 42, 43, 54, 134, 198hidrogen 36, 38, 39

elektrolisis 27, 42, 43, 44, 46, 47, 48, 49Hoffman 43stoikiometri 45

electroplating 47elektrokimia 27, 33, 35, 36, 37, 40, 45, 46emisi 126, 127, 128, 129

alfa 126, 128, 129beta 126, 128, 129gamma 128, 129, 134positron 126, 128, 129

emulsi 259, 260endoterm 116, 117, 119

energiikat inti 126, 127, 130, 131, 132ionisasi 63, 64, 75, 80

energitika 126, 127, 130epoksida 167esens buatan 184esterifikasi 183, 184, 225, 249etsa gelas 72

Ffenantrena 207, 209fermentasi 163, 179ferosilikon 81, 90

255fosfolipid 253, 254fotosintesis 133, 134fraksi mol2, 3, 4, 6freon 72

Ggaram

amonium 93, 186chili 70dapur 1, 12, 19halida 71, 75, 80natrium257, 258, 259, 260

gasalam 64, 89, 91, 93monoatomik 63mulia 62, 63, 64, 65

gayagerak listrik 37, 38, 39, 68London 66tarik inti 65, 67

geiger 134gipsum 91glikogen 230gliserol 9, 184, 248, 249, 250, 252, 258grafit 88, 89, 90, 140, 208gugus

alkoksi 166, 169azo 203hidroksil 160, 161, 162, 163, 164, 181, 182karboksilat 177, 178, 179, 180, 181karbonil 170, 171, 173, 174

Hhemoglobin 236, 237halit 69, 73

293Indeks

haloalkana 154, 155halobenzena 199halogen 66, 67, 68, 69, 70, 71hemolisis 16, 17heterosiklik 207, 211hibrida 88, 104, 106

sp2 88sp3 88sp3d2 104

hidrida 75, 78, 80, 165hidrofil 259hidrofob 259hidrogenasi 163, 165, 209, 210higroskopis 94hipertonik 16, 17hipotonik 16, 17Hoff, van’t 19 faktor 19, 20, 21homopolimer 223hukum

Faraday 45I 45II 47

kekekalan 28energi 127massa 28, 29, 30, 31, 127momentum 127muatan 28, 30, 127

Raoult 6, 7Human Placenton actogen 136

Iikatan

glikosidik 229, 230, 231hidrogen 71, 162, 163, 168, 234, 235, 236, 238kovalen koordinasi 107peptida 233pi 208rangkap konjugasi 196, 197

ilmenit 111insulator 88, 90intan 88, 89inti

atom 125, 126, 127kestabilan 126, 127metastabil 134, 135transmutasi 128, 129

ion kompleks 107, 108, 109, 110, 111muatan 107, 108, 109

isomercis-trans 155fungsional 155, 167, 182posisi 155, 156, 174struktur 155, 156, 182

isotonik 16, 17isotop

nonradioaktif 133, 134radioaktif 133, 134, 135, 136

Jjembatan garam 34, 35

Kkapur tohor 82, 83, 117karbanion 225karbohidrat 227karbonium 224karnalit 73karsinogen 204kemolalan 2, 3kinetika 126, 127kobaltit 111, 114kokas 88, 116, 117kolesterol 253, 256konduktor 63, 88, 89, 115konfigurasi oktet 63, 65kopolimer 223krenasi 16, 17kristal 65, 73, 88, 91kromatografi 134kuinolina 211, 212

Llaju polimerisasi 224, 225larutan elektrolit 18, 19, 20 nonelektrolit 18, 19, 20lemak 247, 248, 251, 253, 256

hewani248, 249jenuh 248, 256, 257nabati 248, 249takjenuh 247, 249, 256, 257

lepidolit 73, 74levoratory235ligan 106, 107, 108, 109, 110

monodentant 108, 109polidentant 108, 109

limbah nuklir 141lipid 248, 249


Mmagnesit 81massa

ekuivalen zat 45, 47kritis 139molekul relatif 7, 9, 11, 16, 171, 176, 180nukleon 130, 131, 132partikel subinti 131

membran semipermeabel 15, 16menyublim 10, 66, 67, 87metalurgi 90, 116, 119, 121metode

setengah reaksi 28, 29, 30, 31, 32, 33Williamson 169

minyak bumi 78, 86, 88, 89, 91, 94, 137, 159, 163,260

misel 259moderator 140molekul diatom 66, 67, 91momen magnet 105monomer 222, 223, 224, 225, 226monosakarida 227, 228, 229, 230mutarotasi 229

Nnaftalena 207, 208, 209, 210neutron 126, 127, 128, 129, 138, 139, 140

analisis aktivasi 134batang pengendali 139, 140

nitrida 80nonadiposa 254nukleon 130, 131, 132nukleosintesis 126, 127, 130nuklida 125, 126, 127, 129, 130

radioaktif 125, 127ringan 126, 141

Ooksidator28, 29, 30, 39, 40

kuat 67, 113oligosakarida 227, 229orbital hibrida 104, 105, 107ozon 91

Ppaduan logam (alloi) 76, 86, 112, 115, 117, 118panjang gelombang 64 ikatan 66, 186paramagnetik 102, 105, 106

partikel alfa 127, 128, 129, 131, 133 beta 128, 129pasir kuarsa 89, 90pasivasi 52, 84, 85pati 163, 229, 231, 234, 239pengapungan (flotasi) 119penghentian ujung 226penyabunan 184, 250, 252, 258perapian terbuka 117, 118pereaksi

Fehling 175Grignard 165, 166Lucas 165, 166ninhidrin 240xantoprotein 238

P 255, 256P a 255, 256P a 255, 256pickling 71, 72piridina 212pirola 213pirolisis 83pirometalurgi 116, 117, 119pita kestabilan 126, 127plasma 141polihidroksi 227polimer 222, 223

sintetik 207termoplastik 222, 223termoset 222, 223

polimerisasianion 225kation 224adisi 223kondensasi 223, 225, 226

polisakarida 230, 231polisiklik207, 208, 209, 210pollusit 73, 74positron 126, 127, 128, 129, 130, 136potensial

elektrode standar 38, 40, 41, 119oksidasi 37, 38, 53perbedaan 32, 37reduksi standar38, 39, 41, 44, 50, 67, 68

prosesBessemer 117Frasch 92, 93, 94Haber 93Hall 85

295Indeks

kontak 94Ostwald 93, 94solvay 78

prostaglandin 255, 256prostalisin 257protein 233, 235, 236, 237, 238, 239

denaturasi 238proton 104, 126, 127, 128, 129, 130, 132

Rradikal bebas 158, 200, 212, 223, 224Radio mmuno Assay (R A)136radioaktif 125, 126, 128, 129, 131, 132

peluruhan 126, 127, 128, 129perunut 133

rangkaiandalam 34, 35luar 34, 35, 37, 51

reaksiadisi 197, 199, 200, 250, 251, 253berantai 138, 139, 140eksoterm 119eksotermal 200, 201fisi 138, 139, 140Friedel-craft 171, 176fusi 138, 140, 141, 142inti 130, 137, 138, 140kesetimbangan 133, 183, 184penyabunan 184, 250, 252, 258redoks 27, 28, 29, 30, 32, 33, 34

dalam suasanaasam 30, 31, 33basa 32, 33

substitusi 157, 197, 199, 200, 210sulfonasi 203, 210

reaktornuklir 138, 139, 140, 141pembiak 138

reduktor 29, 30, 39, 40, 74, 75, 113kuat 75, 113

refluks 156, 252resonansi196, 197rombik 92, 95ruby 84, 86rutil 111, 112

Ssabun 184, 250, 252, 257, 258, 259, 260safir 84, 86scan 135, 136segienam datar 88

sel elektrokimia 27, 33, 35, 36, 37, 41, 45 notasi 35, 36 volta 34, 36, 42, 45, 51, 54selulosa 229, 230semikonduktor 89, 90senyawa

amina 185, 186antarhalogen 68, 69, 257biner 71hanus 252, 253ionik 69, 106kovalen 69, 84, 87

sifat koligatif 1, 2, 14, 18, 19, 21silika 72, 88, 118silikat 73, 79, 82, 83, 88, 89, 118silikon ultramurni 90silvit 73sinar kosmik 137skintilasi 135smaltit 111, 114soda ash 77, 78spodumen 73, 74stereoisomer 235, 236stronsianat 79struktur

kuartener 235, 236primer 235sekunder 235, 236tersier 235, 236

subkritis 139sulfida 91, 93, 94

Ttanur sembur 117, 118, 119teflon 72tegangan permukaan 3, 5, 260tekanan

osmotik 15, 16, 18, 20uap larutan 4, 5, 6, 7, 8, 15

tembaga blister 119terdelokalisasi 186, 187, 198terkalsinasi 118terlokalisasi 186, 187termit 86tes

Benedict 232Biuret 239Millon 239Molisch 232nitroprusida 239


Sakaguchi 240Tollen 175xantoprotein 242, 244

tetrahedral 88, 108, 109titik beku 10, 11, 12, 13, 14, 18, 19, 21

molal 10penurunan 10, 11, 19, 21

titik didih 8, 9, 11, 12, 14, 19, 21, 23kenaikan 8, 9, 12, 21molal 9

titik tripel 13, 14, 15titrasi 73, 134, 251, 252, 253, 257

alkalimetri 251asidimetri 252, 253iodometri 253radiometri 134

triester 248, 249trigliserida 248, 251, 253, 254, 255trigonal planar 87trikarboksilat 179tromboksin 257

Uunsur transisi 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107,

111

Vvanadit 111, 113viskositas 63vitamin 131, 179, 256, 257

Wwiterit 79

Zzat

aditif 204antara 134, 179, 208pelambat 224penghambat 224pengkelat 109terlarut nonvolatile 5, 6, 10, 14

297Apendiks 1

Association of Greek Chemists. 2003. Preparatory Problems and orked olution. 35th Edition. International ChemistryOlympiad. National and Kapodistrian University of Athens.

Bodner., George, M., and Pardue, H. L. 1995. hemistry an perimental cience. 2nd Edition. New ork: John Wiley Sons, Inc.

Brady., and Humiston.1990. eneral hemistry. 4thEdition. New ork: John Wiley Sons, Inc.Briggs, J. G. R. cience n ocus hemistry or evel. 2nd Edition. Singapore: Longman.Brown, T.L., Lemay, H.E., and Bursten, B. E. 2000. hemistry The entral cience. 8th Edition. New Jersey: Prentice Hall

International, Inc.Brown., Theodore, L., LeMay, H., Eugene., Bursten., and Bruce, E. 1997. hemistry. 7th Edition. USA: Prentice-Hall

International, Inc.Brum, G., Mc Kane, L., and Karp, G. 1994. iology: ploring ife. 2nd Edition. New ork: John Wiley Sons, Inc.Campbell., and Mary K. 1995. iochemistry. 2nd Edition. USA: Saunder College Publishing.Chang, R. 1994. hemistry. 5th Edition. New ork: Mc Graw–Hill, IncChang, R. 2002. hemistry. 7th Edition. New ork: Mc Graw–Hill, Inc.Crowd, M.A. 1991. Kimia Polimer. Penerjemaah: Harry Firman. Bandung: Penerbit ITB.Drews, F.K.M. 2000. Ho to tudy cience. 3rd Edition. New ork: Mc Graw–Hill.Ebbing., Darrel, D., and Wrighton., Mark, S. 1990. eneral hemistry. 3rd Edition. Boston: Houghton Mifflin Company.Fessenden dan Fessenden. 1989. Kimia rganik. Jilid 2. Penerjemaah: Hadyana Pudjaatmaka. Edisi ke-3. Jakarta:

Erlangga.Fullick, A., and Fullick, P. 2000. Heinemann Advanced cience hemistry. 2nd Edition. Spain: Heinemann Educational

Publisher.Graduate Record Examination (GRE). 2000. hemistry Test Practice ook. Form GR0027. Educational Testing Service (ETS).Hutton, W. 2000. Tropische ruchte. Verlag Periplus Edition. Singapore: Berkeley Books Pte. Ltd.James., Maria., Derbogosian., Maida., Bowen., Sholto., Raphael., Santina., Moloney., and Jennifer. hemical onnections.

3rd Edition. Sidney: Jacaranda.Kau, T. K. 1996. antuan tudi engkap PM Kimia. Penerjemaah: Sdn Sasbadi. Malaysia.Liana, L., dan Lasmi, K. 2002. Bimbingan Pemantapan Kimia: Persiapan langan mum, jian dan PM . Bandung: CV.

rama Widya.Linder., and Maria, C (editor). 1985. iokimia, utrisi, dan Metabolisme. Penerjemaah: Aminuddin Parakkasi. Jakarta:

UI-Press.Malone, L.J. 1994. asic oncepts of hemistry. 4th Edition. New ork: John Wiley Sons, Inc.Malone., and Leo, J. 1994. asic oncepts of hemistry. 4th Edition. New ork: John Wiley and Sons.Mc Murry, J., and Fay, R. C. 2001. hemistry. 3rd Edition. New Jersey: Pretice–Hall, Inc.Mc uarrie., Donald, A., Rock., and Peter, A. eneral hemistry. 2th Edition. New ork: Freeman and Company.Millio, F.R. 1991. periment in eneral hemistry. New ork: Sauders College Publishing.Moelller., and Therald, et.al. 1989. hemistry ith norganic ualitative Analysis. San Diego: Harcourt Brace Jovanovich

Publisher.Moore, R., Clark, W.D., and Stern, K.R. 1995. otany. Dubu ue: Wm.C. Brown communications, Inc.Murov, S.B., and Stedjee. 2000. periments and ercises in asic hemistry. 5th Edition. New ork: John Wiley Sons, Inc.Olmsted, J., and Williams, G.M. 1997. hemistry The Molecular cience. 2nd Edition. Dubu ue: Wim. C. Brown.

Daftar Pustaka


Oxtoby., David, W., Nachtrieb., and Norman, H. 1987. Principles of Modern hemistry. Philadelphia: Saunders GoldenSunburst Series.

Pine., Stanley, H., Hendrickson., James, B., Cram., Donald, J., Hammond., and George, S. 1988. Kimia rganik .Penerjemaah: Roehyati Joedodibroto, Sasanti W dan Purbo Hadiwidjoyo. Edisi ke-4. Bandung: Penerbit ITB.

Prescott., Christopher, N. 2000. hemistry A ourse for evel. 3rd Edition. Singapore: Federal Publication.Pusat Penerjemah FSUI. 1997. Jendela IPTEK: Kimia. Edisi Bahasa Indonesia. Jakarta: Balai Pustaka.Pusat Penerjemah FSUI. 1997. Jendela IPTEK: Materi. Edisi Bahasa Indonesia. Jakarta: Balai Pustaka.Retsu, S. R. (tanpa tahun). ougou Kagashi. Tokyo: Keirinkan.Rosenberg., Jerome, L., Epstein., and Lawrence, M. ollege hemistry. 1997. 8th Edition. Schaum’s Outline Series. New

ork: McGraw-Hill.Ryan, L. 2001. hemistry or You. Revised National Curriculum Edition For GCSE. Spain: Stanley Thornes (Publishers), Ltd.S, Johnson. 2005. 1001 Plus Soal dan Pembahasan Kimia: eleksi Penerimaan Mahasis a aru. Jakarta: Erlangga.Sabirin, M. 1993. Kimia rganik asar. Proyek LPTK. FMIPA UGM. Depdikbud.Sevenair, J.P., and Burkett, A.R. 1997. ntroductory hemistry. 1st Edition. Dubu ue: Wm.C.Brown Communications, Inc.Sunarya, . 2003. Kimia Dasar I: erdasarkan Prinsip-prinsip Terkini. Edisi ke-1. Bandung: Gracia Indah Bestari.Sunarya, . 2003. Kimia Dasar II: erdasarkan Prinsip-prinsip Terkini. Edisi ke-1. Bandung: Gracia Indah Bestari.Toon, T. . 1985. Kimia Lengkap SPPM. Seri Peperiksaan. Kuala Lumpur: Fajar Bakti SDN.Tim Penerjemah. 1995. Oxford Ensiklopledi Pelajar: iografi. Jilid 9. Edisi Bahasa Indonesia. Jakarta: PT. Widyadara.Zumdahl., and Steven, S. Chemistry. 1989. 2nd Edition Lexington: D. C Heath and Company .

Sumber Lain:

. mpbdp.org

. ne s, harvard. edu

. nobelpriza. org

. nusa eb. com

. olgastift.s.b

. oklahomafood. com

. uned. es

. und. edu

. uni. regensburg. com

. ingscorp.com

. ikipedia.org

. vancouversider. com

Microsoft ncarta Reference ibrary, 2005. amadeo. blog. com. autotumn indz. com. bairnet. com. canamplastics. com. cd. teksfiles. com. come. to V cheung. eric. Pukenoodles. com. gourmentsleuth. com. ihsc. on. ca. ironorchid. com. i s. ccccd. edu

ISBN 978-979-068-721-9 (No. Jld lengkap)ISBN 978-979-068-724-0

Harga Eceran Tertinggi (HET) Rp.19.184,-

PUSAT PERBUKUAN

Departemen Pendidikan Nasional

Diunduh dari BSE.Mahoni.com

mudah dan aktif belajar kimia 3 ipa kelas 12 yayan sunarya agus

Documents